信息技術服務行業市場需求與投資規劃

數據庫：核心基礎軟件，乘信創東風而起數據庫是一種用于存儲和管理擁有固定格式和結構數據的倉庫型數據管理系統。數據庫是由數據庫管理系統（DBMS）搭建、處理、維護的數據及數據間邏輯關系的集合體。數據庫大致可以由內核組件集與外部組件集共同組成，其中外部組件集以數據庫配套的獨立支撐軟件為主，例如數據庫驅動。內核組件集則一般可以分為管理組件、網絡組件、計算組件、存儲組件四大模塊。數據庫處于IT架構的核心位置，向上是各種應用的支撐引擎，向下調動計算、網絡、存儲等基礎資源。數據庫分類依據包括數據結構、部署方式、功能、架構等。按照數據結構，數據庫可分為關系型數據庫和非關系型數據庫等，關系型數據庫建立在關系模型上是多個關系（即二維表）的集合，非關系型數據庫采用鍵值、寬列、文檔、圖等結構靈活存儲，滿足傳統關系型數據庫所無法覆蓋的場景。按照部署方式，數據庫可分為云數據庫和本地部署模式數據庫等。按照功能，業務系統的數據處理分為聯機事務處理（OLTP）與聯機分析處理（OLAP）兩類，OLTP對響應時間和并發訪問量要求較高，OLAP則適用處理大量復雜數據。按照架構，數據庫可分為集中式、分布式等。從數據結構來看，目前數據庫產品仍以關系型為主，非關系型產品發展迅速。根據DB-Engines的數據庫流行度趨勢，2013年至今排名前三名均為關系型數據庫。但非關系型數據庫產品得益于在互聯網、金融、公共衛生、社交網絡等涉及復雜關系溯源、關系鏈條跟蹤等場景下的顯著優勢，近年來也得到技術和市場的廣泛關注。中國數據庫產品數量分布也呈現以關系型為主，非關系型及混合型數據庫為輔的局面。根據中國信通院統計，關系型數據庫產品占比約60%，多數基于MySQL和PostgreSQL二次開發而來。從部署模式來看，中國公有云模式的關系型數據庫占比顯著高于美國和全球市場。根據IDC，2020年中國公有云模式的關系型數據庫軟件占比達到51．5%，首次超過傳統部署模式市場規模；預計未來公有云模式的份額將繼續提高，到2025年將達到73．5%。數據庫產品概況（一）數據庫產品簡介數據庫是對數據存儲、維護、獲取進行統一管理和控制的系統，主要負責保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發使用以及發生故障后的系統恢復。數據庫和操作系統、中間件共同構成計算機設備的三大基礎軟件。作為數據存儲軟件，數據庫在基礎軟件領域具有與芯片、操作系統同等重要的核心地位。（二）數據庫產品分類1、關系型數據庫行業發展關系型數據庫是指保證遵循ACID特性，采用關系模型來組織數據，以行和列組成二維表的形式存儲數據，由二維表及其各表之間的聯系組成數據庫，通常訪問方式為SQL語言。對數據安全性和事務支持方面有高度要求的場景，例如金融、電信、互聯網、能源、教育等行業的核心系統。2、非關系型數據庫行業發展非關系型數據庫是指不保證遵循ACID特性，不使用關系模型來組織數據的數據庫，包括文檔數據庫、時序型數據庫、圖形數據庫等。對讀寫性能要求高，需要處理非結構化的海量數據，適合有特殊數據類型需要的數據中心、網站等。3、云數據庫行業發展云數據庫是指運行在云計算架構上的數據庫。大幅降低IT投入成本和運維成本，可擴展能力強，適合數據中心、網站、小微企業等。中國數據庫行業現狀及競爭格局（一）市場規模從國內數據庫市場規模來看，相關數據顯示，2020年我國數據庫市場規模為240．09億元，據預測，2022年至2023年市場規模增速較快，增速為33．9%，預計2025年市場規模達到688．02億元。（二）競爭格局從國內市場競爭格局來看，相關數據顯示，2021年甲骨文、微軟、IBM、SAP四家國外大廠在中國本地部署RDBMS市場中合計占據45-50%的市場份額，國產供應商主要包括華為、阿里、達夢、人大金倉，合計占據約30%份額。借助政策紅利，國產廠商經過多年的技術研發和經驗積累，市場份額在逐年提升。在國產陣營中，一批以達夢、人大金倉、南大通用、神舟通用為代表的，2000年左右成立的傳統國產數據庫廠商近年來開始發力，他們從購買源碼、借助開源走向自主研發，實力不斷增強。此外，一些科創企業也開始發力數據庫市場，例如軟江圖靈自研的數據庫在有著較好的表現，同時也開始向能源電力、運營商、交通等其他行業快速拓展。國產陣營日益強大。后關系型數據庫階段，數據結構越來越靈活多樣，表格類型的關系數據、半結構化的用戶畫像數據以及非結構化的圖片和視頻數據等。多模態數據建模將由目前以關系為中心逐步轉為以對象為中心，更多關注非結構化數據的語義建模，強調數據與操作的可封裝性、多重分類和動態分類，尤其是多模態數據之間復雜的語義關聯，未來不是模式限定數據變化，而是數據驅動模式演化。近十年云計算技術的不斷發展催生出將數據庫部署在云上的需求，通過云服務形式提供數據庫功能的云數據庫應運而生。未來，數據庫將深度結合云原生與分布式技術特點，實現計算、內存和存儲三者解耦、分層池化；實現查詢級、事務級、算子級等更細粒度的彈性按需計算。幫助用戶實現最大限度資源池化、彈性變配、超高并發等能力，更加便捷、低成本實現云上數字化轉型與升級。數據庫發展階段數據庫經歷前關系型-關系型-后關系型發展階段。1963年，通用電氣公司的CharlesBachman等人開發出世界上第一個數據庫管理系統集成數據存儲（IntegratedDataStore，IDS）。此后六十余年發展過程中，數據庫共經歷前關系型、關系型和后關系型三大階段。前關系型階段數據庫的數據模型主要基于網狀模型和層次模型，代表產品分別為IDS和IMS。該類產品在當時較好地解決了數據集中存儲和共享的問題，但在數據抽象程度和獨立性上存在明顯不足。1963年，通用電氣公司開發出世界上第一個數據庫管理系統集成數據存儲（IntegratedDataStore，IDS），解決了層次結構無法建模更復雜的數據關系的建模問題。同時期為解決阿波羅登月計劃處理龐大數據量的需求，北美航空公司（NAA）基于層次結構的設計思想開發出GUAM軟件，隨后IBM加入NAA將GUAM發展成為IMS系統。關系型數據庫開啟的標志性事件為1970年，IBM實驗室的EdgarFrankCodd發表了題為《大型共享數據庫數據的關系模型》的論文，為關系型數據庫技術奠定了理論基礎。此后誕生了一批以DB2、Sybase、Oracle、SQLServer、MySQL、PostgreSQL等為代表的廣泛應用的關系型數據庫，該階段數據庫技術脈絡逐步清晰、市場格局趨于穩定。伴隨信息技術及互聯網不斷進步，各行業領域對數據庫技術提出了更多需求，部分數據庫走向分布式、多模處理、存算分離的趨勢。谷歌在2003至2004年公布了關于GFS、MapReduce和BigTable三篇技術論文，為分布式數據庫奠定基礎，開啟后關系型數據庫階段，該階段技術路線呈現多樣化發展。國產數據庫百花齊放，快速發展。20世紀80年代開始，國產數據庫產業開始逐步發展。21世紀初，得益于863計劃、核高基計劃等國家政策支持，人大金倉、武漢達夢、南大通用等一批擁有高校背景的國產廠商成立，打破了Oracle和IBM的壟斷格局。最近十年，伴隨大數據市場需求增長、數據庫技術沉淀及國產化政策支撐，國內一批云廠商和新興獨立廠商開始興起，許多軟件廠商、集成商、運營商等也開始入局，發展自己的數據庫能力。數據庫行業產業鏈在數據庫軟件產業鏈中，上游多是以服務器廠商、芯片廠商組成的網絡和硬件廠商；中游由數據庫、操作系統和中間件等基礎軟件廠商組成；下游主要是各行業的應用開發商。工業軟件市場規模及未來發展趨勢（一）我國工業軟件市場規模及競爭格局根據中國工業技術軟件化產業聯盟發布的《中國工業軟件產業白皮書（2020）》，目前我國95%以上的研發設計類工業軟件依賴進口，國產化比例不足5%。而且，國產可用的研發設計類產品主要應用于工業機理簡單、系統功能單一、行業復雜度低的領域。例如，三維CAD產品在模具、家具家電、通用機械、電子電器等行業應用較為廣泛，在汽車、航空航天等復雜裝備行業應用較少，國內企業整體處于明顯劣勢。根據中國工業技術軟件化產業聯盟發布的《中國工業軟件產業白皮書（2020）》，2020年國內工業軟件產業規模約為1，974．00億元，雖然僅約占全球工業軟件市場規模的6%左右，但國內制造業已進入產業升級和信息化改造的關鍵階段，2012-2020年復合增長率為13．27%，增長速度高于全球平均水平。（二）我國工業軟件行業未來發展趨勢1、工業產品復雜度不斷上升推動工業軟件集成化、平臺化發展目前，越來越多工業產品是集機械、電子、電氣等多學科領域于一體的復雜系統，其創新開發是從單專業到多專業、從單一應用軟件工具到多種軟件的綜合應用，所涉及的研發單位、研發人員、開發知識、數據資源更加廣泛，開發過程的綜合與協同更加復雜。這就相應地要求將多學科領域的知識、技術和軟件相關的信息整合到一個綜合平臺中，以便開展整個價值鏈的協同。工業軟件競爭已經不局限于單個環節的功能或者工具軟件，而是要為客戶提供可以集成設計、制造和管理等功能，并且整合全系統、全領域、全流程的數字化研發平臺。2、應用場景多樣化推動工業軟件逐漸走向工程化、大型化、復雜化隨著產品、工藝以及需求的日趨復雜化，掌握不同細分領域的行業和工程知識并提供專業化軟件已經成為國際主流工業軟件廠商的重要戰略方向。尤其是航空、航天、國防等重點領域，涉及的知識領域眾多且較為特殊，不同于一般制造業，因此對針對性工程化提出了較高的要求。在衛星、火箭、導彈、飛機等復雜裝備的數字化研制中，在研制后期隨著設備逐步集成會導致設計模型、仿真模型規模龐大，設計仿真計算量巨大，CAD模型可能要支持幾十萬個零部件裝配，系統仿真可能要處理幾十萬至幾百萬個混合方程系統的分析計算，而且各種工程場景會非常復雜。在這種大規模系統、復雜流程場景下，對大型復雜工程問題的處理能力直接決定了工業軟件的可用性，也決定了工業軟件的能力與好壞。3、國家重大工程推動國產工業軟件技術創新與升級十四五期間乃至其后更長時間內，我國將持續建設一批重大創新型號工程，如嫦娥工程四期、載人登月、新型大飛機、民用航空發動機等。重大創新型號工程具有帶動工業軟件發展的屬性和責任，歐美諸多大型工業軟件都是在重大型號工程中錘煉而成。重大型號工程對于新時代工業軟件提出了全面完整的需求，提供了深入打磨的試煉場和迭代機會。數據庫發展趨勢數據庫誕生于20世紀60年代，經歷近十年蝶變，到了70年代，IBM提出了商用的關系型數據庫，此后，這種商用數據庫經過包括Honeywell、IBM、微軟等主流廠商的迭代更新，逐漸推廣于市場。隨著數據化趨勢的發展和大數據時代的到來，數據庫逐漸從燈光邊緣來到舞臺中心，成為了大數據時代最為重要的基礎設施之一。自商業化后，長期以來，商用關系型數據庫始終處于本地化部署階段，直到2010年以后，數據庫逐漸發展出了以下三大新趨勢：第一，數據庫的多元化。隨著人們的需求逐漸多元化，一些非關系型的數據庫得到了蓬勃發展，可以適應更多應用場景。第二，數據庫上云。隨著云技術、通訊和網絡技術的大發展，數據庫逐漸從本地部署向云上轉化。第三，數據庫的開源。最早的數據庫是以閉源為主，后來逐漸有更多開源的數據庫入場。非關系型數據庫即儲存形式不是二維結構的數據庫，從實時性來看，數據庫還分為兩類：一個是事務性的數據庫，特點是要求有互動行為，對于響應的時間要求比較高；另一種是非事務性數據庫，單純把這些數據儲存在里面，后續再進行分析。關系數據庫中的數據，彼此之間的關系一目了然，理解起來輕而易舉。由于它的儲存性能比較好，所以有易于維護、便于理解、使用方便等優點。但它有幾點問題：一點數據庫的靈活性較差，數據只能以規定的形式來填取，一旦一個數據庫成型之后，想更改它的形式非常困難；二是它的數據儲存方式非常講究數據關系，對海量數據的處理非常不友好。隨著數據行業的大發展，數據要求的應用場景越來越多，出現了不以二維結構而是其他一些關系來儲存數據的數據庫，這些統稱為非關系型數據庫。它們的特點是格式靈活。由于不通過關系處理數據，所以它的響應速度和性能比較優秀。但是非關系型數據庫也有一些問題：第一，它的邏輯比較難，比如數據庫就是以圖形或者網絡作為儲存的結構，以網絡結構勾結起數據之間的關系，在理解和學習上需要投入較高成本；第二，不適合進行復雜操作，由于不是通過強關系性來儲存，在調取復雜查詢的時候，需要從一個表跳到另外一個表，再跳到后一個，以此類推，效率比關系型數據庫要低。常見的非關系型數據庫包括鍵值數據庫、文檔型數據庫、時序數據庫和圖數據庫。以Redis鍵值數據庫為例，經典應用場景是微博上的發帖功能，因為微博是個超大規模應用，經常會出現高并發的狀態，所以適用鍵值數據庫。其他的數據庫也都有自己特定的應用場景。關系型數據庫有一個比較權威的評價社區叫做DB-Engines。作為一種比較成熟的數據庫形式，關系型數據庫還衍生出了諸如分布式數據庫、云關系數據庫等分支形式。但該類數據庫近年發展面臨挑戰，在2022年8月受關注程度最高的前20個數據庫產品中，非關系型數據庫占了9個，相關技術更是發展迅速，正逐漸取得市場認可。第二個發展趨勢是云數據庫。通常來說，傳統的本地數據庫是把數據庫以及DBMS這些軟件都部署在本地的服務器上。云數據庫就是把數據庫和大部分的DBMS管理軟件、總環管理系統放在了云端。它主要有兩種模式：一個就是通過虛擬機映象在云上獨立運行，數據庫實際上是一種比較常見的私有云形式；另外一種就是將數據庫的硬件系統和DBMS的大部分功能都交由云數據庫廠商來提供，而用戶只需獲得訪問權限，通過網絡去訪問數據庫的服務。隨著云計算技術以及通訊技術的發展，云數據庫已經步入了商業化進程。根據統計，本地數據庫每年的增長只有4%左右，而云數據庫每年的平均增長大概為16%。據統計，截至2021年，全球本地化部署的和云數據庫系統的DBMS的收入情況方面，Oracle常年處于霸主地位，2019年之前一直保持第一。但繼2020年微軟憑借微軟云的增長奪走魁首之位后，2021年，亞馬遜也憑借亞馬遜云AWS超過Oracle躍居第二。國內有三個廠商進入排名榜單，分別是位列第7的阿里云和位列第9的華為云以及第12的騰訊云。傳統本地部署數據庫的占比排名都有所下滑，新興云數據庫廠商排名上升。這是云數據庫的大勢所趨。數據庫跟倉庫有一定的相通之處，用倉庫來打比方，本地化部署的數據庫其實相當于廠商租用倉庫的用地，這是一筆投入；還要在里面安裝各種的貨架、服務設施，這是初始投入；同時還需要為這樣的一個數據中心配備員工，為一些系統在使用的時候提供電力系統，整體來說初期投入很大、決策很重，而且后續的運營也需要持續投入，成本比較高。第二點是可靠性需要冗余，需要額外的部署儲存作為備用。第三點是擴容和迭代比較困難，數據庫本身是本地部署的數據庫，有硬件系統和軟件系統，硬件系統要擴容的話要買更多的服務器。另外一點就是因為老系統用著比較舒服，導致沒有那么強的動力去更新發展，導致在擴容和迭代方面比較困難。相比之下，云數據庫就有不少優勢。它最大的特點是服務器硬件和維護服務是云數據庫廠商提供的，初始成本投入比較小，而且不需要提供太多的維護。由于冗余的備份都是由云數據庫廠商來提供服務，因此這一方面的成本又進一步下降。既能滿足需求又成本低，就逐漸產生了數據庫上云的大趨勢。但云數據庫也有的一些問題，其中最大的問題就是其成熟程度。本地化的數據庫，從商業化到現在經歷了近50年的發展，有大量的功能和代碼的豐富積累，功能比較完善，而云數據庫廠商由于業態、業務形式都比較新穎，因此它的工藝積累不如已經成熟的本地化部署方案。而且在升級和迭代方面，其系統的兼容性也不如本地化部署。第三個發展趨勢是數據庫開源。首先，什么是閉源數據庫？大家所熟知的一些商業化數據都是閉源的，源代碼對于這些廠商來說屬于商業機密，不對客戶開放。開源數據庫正相反，其數據庫代碼向公眾開放。它有幾個特點：第一，由于開源的授權費沒有商業化數據庫那么高，成本相對來說要低一些。第二，也是最重要的一點，它的源代碼完全公之于眾，客戶在使用的時候能夠清晰地看到里面數據的情況，對數據的流向、指令了如指掌，不用擔心數據庫里面是否存在走后門的情況，可以滿足自主化和信息安全的需求。第三，由于傳統的商業數據庫集中度比較高，對于用戶來說是比較強勢的一方，它本身不提供額外的定制化開發，僅由第三方服務商提供應用層面的二次開發；而開源數據庫不僅可以自行開發，還可以在DBMS代碼層面直接進行開發。開源數據庫收費方式遵循開源數據庫的開源許可證，一般由一家公司來運營，以MySQL為例，它的代碼在一個開源平臺上面公布，由各個成員單位和成員進行定期維護。它的準則是，如通過開源的代碼二次開發的數據庫產品也是開源系統，就不用收費，反之則要收取一定的授權費用。開源數據庫已經成為了數據庫行業發展的趨勢。DB-Engines在2022年統計過，發現開源數據庫的許可證數量在2021年反超了商業化閉源數據庫的許可證數量，并在2022年8月呈逐漸擴大態勢。現在就數量來說，開源的數據庫比閉源的數據庫更多。回到國內市場，我國數據庫市場也是以關系型數據庫為主，根據信通院的測算，2020年數據庫市場行業的整體規模大概是二百四十億，根據IDC的統計，2021年關系型數據庫大概有一百八十億，占比70%左右。但我國比較特殊的一個特點是上云的系統比本地化部署的系統要更多。IDC對國內的數據庫市場份額進行的統計顯示，實際上，國內廠商如阿里、騰訊和華為在云數據庫市場合計占比已經超過了70%。就本地化部署模式來說，雖然Oracle還是占有最大的比例，但從2019年的數據來看，海外四大廠商的市場份額已經從原來的接近70%降到40%多，而國內的如華為的本地部署模式的數據庫的份額有一定程度的上升。國內數據庫有幾個特點：第一，比較重視應用層面而輕數據庫，大部分的存量數據庫還是Oracle和IBM的數據庫，但是隨著去IOE積極推進，國有四大行的新構建的核心系統已經改為國產的數據庫。那么就出現一個問題，它們現有的數據庫還有相當比例的Oracle和IBM老數據庫，但新系統又是各種國產廠商的數據庫，為了統合原有的商業化數據庫和開源數據庫，只能在上層的應用層面來進行修改，這就形成了所謂的重應用和輕數據庫的模式。第二，國產的數據庫大部分是關系型數據庫。國產數據庫有58%是基于MySQL這類開源的數據庫二次開發得來。事實上，國內數據庫的市場規模在全球的占比其實并不高，只有5%，但是國內數據庫的廠商數量在全球占比相當高，達32%，遠超過國內數據庫市場規模占比。這顯示出小數據庫廠商現在也處于蓬勃發展的狀態。同時，國內的數據庫在云數據方面是私有云、公有云、混合云多種模式并存，未來是以組合形式為主。主要原因在于數據庫涉及到數據安全。政企、金融這類數據高度敏感的客戶有監管合規的要求，需要把那些數據庫部署在本地的服務器上面，而不是放在云服務器上面。除了混合云模式以外，還有把云模式以及本地部署的原有的數據庫打通，產生的一種組合形式。數據庫處于IT架構的核心位置，是連接上層應用和底層基礎資源的重要樞紐，向上是各種應用的支撐引擎，向下調動計算、網絡、存儲等基礎資源。根據賽迪顧問，2021年中國數據庫管理系統市場保持快速增長，規模達到223．5億元。其中，金融、政府、互聯網和運營商是數據庫主要下游市場，占比分別約20%、18%、15%、9%。伴隨數字化轉型加速，賽迪預計2025年中國數據庫市場規模將達到600．6億元。數據