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)中心多個應用場景。浪潮基于英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存做了大量的應用場景解決方案，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Oracle數(shù)據(jù)分析方案。

　　Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是美國Oracle公司（甲骨文）提供的以分布式數(shù)據(jù)庫為核心的一組軟件產(chǎn)品，是目前世界上使用較為廣泛的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。Oracle數(shù)據(jù)庫支持OLTP（On-Line Transaction Processing）和OLAP（On-Line Analytical Processing）兩大數(shù)據(jù)處理。OLTP是傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫的主要應用，主要是基本的、日常的事務處理，例如銀行交易。OLAP是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的主要應用，支持復雜的分析操作，側(cè)重決策支持，并且提供直觀易懂的查詢結(jié)果。Oracle自Oracle12C版本開始支持云計算技術(shù)，提供In-Memory，多租戶等功能特性。

　　Oracle在Oracle12C版本開始引入In-Memory功能特性，該特性開啟后，會在Oracle數(shù)據(jù)庫SGA（System Global Area）中分配一塊靜態(tài)的內(nèi)存池In-Memory Area，在該內(nèi)存池中，數(shù)據(jù)庫用戶表以列存模式存儲。列式存儲查詢時只有涉及到的列會被讀取，任何列都能作為索引，所以列存更適用于OLAP應用。在Oracle開啟使用In-Memory功能特性時，內(nèi)存的大小能否涵蓋所有OLAP數(shù)據(jù)成為關鍵。

　　挑戰(zhàn)：內(nèi)存容量限制了Oracle實時分析的性能

　　Oracle的In-Memory功能特性本質(zhì)上是一種內(nèi)存計算技術(shù)，它在內(nèi)存中開辟了一份空間，按照列的方式存儲一份數(shù)據(jù)副本，用戶可以從內(nèi)存中快速的訪問并對這些列式緩存數(shù)據(jù)進行計算，從而提升數(shù)據(jù)庫查詢和分析的性能。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用的是行式存儲，當一個事務發(fā)生時，oracle會對一行（或多行）數(shù)據(jù)進行操作，也就是說數(shù)據(jù)的操作單位是一行數(shù)據(jù)，即使可能需要被訪問的數(shù)據(jù)只是其中的幾個列，這種數(shù)據(jù)保存方式對以DML為主的OLTP應用是非常適合，也是非常高效的。但是在OLAP系統(tǒng)當中，針對大量數(shù)據(jù)的查詢操作是主要的查詢模型，而這些查詢往往只針對表中一些特定的列，所以以列的模式從內(nèi)存中獲取表的數(shù)據(jù)列無疑是高效的。Oralce的In-Memory功能特性需要將表中的數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，以列的方式進行存儲，雖然Oracle也提供了壓縮算法進行壓縮存放，但是在一些大數(shù)據(jù)集的分析場景中，傳統(tǒng)DRAM的容量和價格都極大的限制了Oracle的內(nèi)存擴展性。

　　利用英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存技術(shù)擴展Oracle內(nèi)存，釋放內(nèi)存計算潛能

　　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)絡等，使之在性能、可用性上有大幅度提升。英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存技術(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，并很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

　　英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存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，英特爾下一代至強可擴展CascadeLake處理器與英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存成了新的強強組合。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)絡等關鍵數(shù)據(jù)工作負載，成為新的動力之源。

　　Oracle在OLAP場景下，使用In-Memory功能特性，能夠有效的提升OLAP性能。一般OLAP場景下，數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)量都相對較大，使用英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存能夠使單顆CPU支持的內(nèi)存容量大于3TB,在OLAP場景下，數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)量較大時，使用英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存（Memory Mode）能夠為Oracle數(shù)據(jù)庫服務器提供更大的內(nèi)存容量來使用In-Memory功能特性。

　　方案驗證：英特爾® 傲騰? 內(nèi)存性能優(yōu)勢顯著

　　Oracle在OLAP場景下，使用In-Memory功能特性，能夠有效的提升OLAP性能。一般OLAP場景下，數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)量都相對較大，使用Intel® Optane DC Persistent Memory 能夠使單顆CPU支持的內(nèi)存容量大于3TB,使用Intel® Optane DC Persistent Memory （Memory Mode）能夠為Oracle數(shù)據(jù)庫服務器提供更大的內(nèi)存容量，以便啟有足夠的內(nèi)存容量來啟用In-Memory功能特性。

　　硬件配置

　　

　　8* 960GB Intel® SSD DC S4610 （RAID5）作為oracle數(shù)據(jù)存放介質(zhì)，SAS SSD作為 Redo Log存放介質(zhì)。

　　TPC-H測試結(jié)果

　　

　　DRAM 192G +DCPMM 1TB相比DRAM 192GB TPC-H測試模型22條sql語句查詢性能提升約3.8倍。

　　效果：大幅改善 Oracle數(shù)據(jù)分析性能與成本表現(xiàn)

　　在Oracle 18c OLAP場景下，，通過英特爾® 傲騰?持久內(nèi)存增加服務器內(nèi)存容量，使Oracle有足夠內(nèi)存開啟In-Memory功能特性，能夠極大的提升Oracle OLAP場景下性能。

　　從測試結(jié)果可以看出，通過將 Oracle的緩存由傳統(tǒng)的 DRAM 內(nèi)存替換為英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存，可以獲得更大的內(nèi)存容量，存儲更多的數(shù)據(jù)，成倍提升OLAP場景下的性能。之所以會有如此顯著的提升效果，很大程度上是因為英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存支持的總?cè)萘窟h高于 DRAM 內(nèi)存，能夠充分利用Oracle In-Memory特性，存儲更多的工作集，充分釋放內(nèi)存計算的潛能。而且使用英特爾® 傲騰? 持久內(nèi)存將帶來極大的成本節(jié)約，這在當前企業(yè)數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長、在大數(shù)據(jù)方面的投入逐漸增大的背景下，顯然具有重要意義。