英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存是Intel在2019年發(fā)布的一款革命性的產(chǎn)品，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存是一種全新的內(nèi)存類型，其架構(gòu)設(shè)計旨在從數(shù)據(jù)中心中汲取更多價值，重構(gòu)數(shù)據(jù)中心內(nèi)存/存儲層次結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的DRAM，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存集大容量、經(jīng)濟性和持久性于一身，能夠支持數(shù)據(jù)中心多個應(yīng)用場景。浪潮基于英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存做了大量的應(yīng)用場景解決方案，覆蓋大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫、云與虛擬化、分布式存儲等應(yīng)用場景。為了幫助用戶通過更加靈活的架構(gòu)來實現(xiàn)創(chuàng)新型的應(yīng)用，助力企業(yè)實現(xiàn)性能突破，浪潮發(fā)布了基于英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存技術(shù)的Altibase應(yīng)用方案。

　　Altibase數(shù)據(jù)庫是一款Hybrid DBMS，完美結(jié)合了DRDBMS和MMDBMS的特性，為滿足高速處理大量數(shù)據(jù)的用戶提供了有效的解決方案。Hybrid DBMS是一種平衡的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可在主內(nèi)存中提供高性能的數(shù)據(jù)處理，并具有物理磁盤的強大存儲功能，兩種數(shù)據(jù)庫類型的集成組合提供了無與倫比的靈活性和強大的功能。Altibase數(shù)據(jù)庫提供了三種數(shù)據(jù)庫表空間類型，分別是Disk Tablespace、Memory Tablespace、Volatile Tablespace。Disk Tablespace存在于Disk上，通常由用戶磁盤表和磁盤索引組成；Memory Tablespace位于內(nèi)存中，關(guān)鍵性對象通常與字典表、系統(tǒng)對象和用戶創(chuàng)建的內(nèi)存表一起位于內(nèi)存表空間中；Volatile Tablespace是將對象保存在內(nèi)存中，不記錄日志，避免磁盤輸入輸出，以提升性能，但關(guān)閉數(shù)據(jù)庫后，Volatile Tablespace的所有數(shù)據(jù)對象會丟失。

　　在Altibase數(shù)據(jù)庫中，使用Disk Tablespace時數(shù)據(jù)庫的性能會低于使用Memory Tablespace的性能，為保證性能，Altibase使用Memory Tablespace，即保證性能又能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。但是在使用Memory Tablespace，當數(shù)據(jù)量較大時，需要更大的內(nèi)存空間。而DRAM內(nèi)存成本價格較為昂貴，相對于DRAM，同容量情況Intel® Optane DC Persistent Memory價格較為便宜，使用Intel® Optane DC Persistent Memory能夠降低成本，同時又能達到提升Altibase數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)存容量，即節(jié)約成本，又能提升Altibase的性能。

　　本篇文章將介紹基于英特爾傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內(nèi)存技術(shù)（Intel® Optane DC Persistent Memory）Altibase數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化實踐。

　　Intel® Optane DC Persistent Memory技術(shù)簡介

　　Intel® Optane DC Persistent Memory是一種全新的內(nèi)存類型，其架構(gòu)設(shè)計旨在從數(shù)據(jù)中心中汲取更多價值，重構(gòu)數(shù)據(jù)中心內(nèi)存/存儲層次結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的DRAM，英特爾傲騰數(shù)據(jù)中心級持久內(nèi)存集大容量、經(jīng)濟性和持久性于一身，能夠支持數(shù)據(jù)中心多個應(yīng)用場景，包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、人工智能、高容量虛擬機、容器，以及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)等，使之在性能、可用性上有大幅度提升。Intel® Optane DC Persistent Memory技術(shù)從根本上改變了數(shù)據(jù)中心的彈性，將內(nèi)存數(shù)據(jù)庫重啟時間從以前的幾天、幾小時縮短到現(xiàn)在的幾分鐘甚至幾秒鐘，并提供經(jīng)濟實惠的內(nèi)存空間，將系統(tǒng)內(nèi)存容量擴展到前所未有的水平。

　　

　　圖1

　　在現(xiàn)有存儲架構(gòu)中，內(nèi)存和存儲介質(zhì)之間存在容量、性能和時延的差距，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存位于內(nèi)存和存儲介質(zhì)之間，能填補兩者間的性能和時延差距，對存儲層次模型進行重新劃分和定義。英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存讀寫帶寬比NVME設(shè)備高數(shù)倍，并大幅降低延時問題。另外，由于寫入方式不同，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存也比Flash NAND更耐用，并能支持比傳統(tǒng)DRAM更大容量的系統(tǒng)內(nèi)存配置。與傳統(tǒng)DRAM不同，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存將提供前所未有的高容量，經(jīng)濟性和持久性組合。通過擴展經(jīng)濟實惠的系統(tǒng)內(nèi)存容量（每個CPU Socket大于3 TB），最終客戶可以使用支持這種新型內(nèi)存的系統(tǒng)，通過在處理器附近移動和維護更大量的數(shù)據(jù)來更好地優(yōu)化其工作負載，并最大限度地降低延遲從系統(tǒng)存儲中獲取數(shù)據(jù)。英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存將以每個模塊高達512GB的容量提供。同時，英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存具有的非易失性這一大優(yōu)勢能夠保證數(shù)據(jù)在掉電后或系統(tǒng)維護中不會丟失。

　　

　　圖2

　　Intel® Optane DC Persistent Memory通過兩種特殊的運行模式——App Direct模式和內(nèi)存模式，展現(xiàn)其獨特的能力。具體來看，采用App Direct模式，經(jīng)過專門調(diào)試的應(yīng)用程序可以從產(chǎn)品固有的持久性中充分獲取價值，同時獲得更大的容量；在內(nèi)存模式下，在受支持的操作系統(tǒng)或虛擬環(huán)境中運行的應(yīng)用程序可將該產(chǎn)品用于易失性存儲，在無需重寫軟件的情況下，有效利用高達512GB的內(nèi)存模塊帶來的附加系統(tǒng)容量，在大型內(nèi)存池中獲得新的洞察。

　　在數(shù)據(jù)時代，新一代數(shù)據(jù)中心對于加快數(shù)據(jù)的流動，提高數(shù)據(jù)的存儲和處理能力提出了更高的要求。在這種情況下，英特爾至強可擴展CascadeLake處理器與Intel Optane DC Persistent Memory成了新的強強組合。這一組合將改變云、數(shù)據(jù)庫、高性能計算、內(nèi)存分析和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)工作負載，成為新的動力之源。

　　方案驗證

　　Altibase數(shù)據(jù)庫在使用Memory Tablespace類型表空間時，用戶數(shù)據(jù)存放于Memory Tablespace時能夠有效提升Altibase數(shù)據(jù)庫性能，而使用Memory Tablespace需要更多的內(nèi)存空間，使用Intel® Optane DC Persistent Memory 能夠使單顆CPU支持的內(nèi)存容量大于3TB,    在此場景下，驗證Altibase結(jié)合DCPMM使用Memory Tablespace和Disk Tablespace時數(shù)據(jù)庫性能差異。

　　硬件配置

　　

　　8* 960GB Intel® SSD DC S4610 （RAID5）存放Altibase數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。配置1表空間類型為Memory Tablespace，配置2表空間類型為Disk Tablespace表空間類型。

　　性能指標評測方法

　　Altibase數(shù)據(jù)庫性能評測使用通用測試工具BenchmarkSQL進行測試，評估TPC-C測試模型下性能值。

　　

　　DRAM 192GB +DCPMM 1TB配置Alitibase使用Memory Tablespace與DRAM 768G配置使用Disk Tablespace相比性能提升約5倍。

　　DRAM+DCPMM和全DRAM配置在相似的成本情況下，DRAM+DCPMM配置內(nèi)存容量提升約34%，在Altibase數(shù)據(jù)庫結(jié)合DCPMM有足夠內(nèi)存容量使用Memory Tablespace時，Altibase數(shù)據(jù)庫約有5倍性能的提升。