淘宝海量数据库之六-克服随机IO难题 oceanbase

from: http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fc85e260100qwv8.html

磁盘随机 IO 性能常常是数据库性能的决定因素，即使是 15000RPM 的 SAS 盘，单盘也很难超过 300IOPS ，对于传统关系数据库，磁盘随机 IO 是个多年的老大难问题，目前尚无令人满意的解决方案，风轻扬的博客 ( 数据库如何抵抗随机 IO ：问题、方法与现实， http://wangyuanzju.blog.163.com/blog/static/13029201132154010987/ ) 一文中提到了一些关于此问题进展。

与传统磁盘相比， SSD 固态盘提供了非常好的随机读性能，单盘可达 35000IOPS (4KB) 甚至更高，并提供 512MB/s 或以上的读出带宽。但通常 SSD 盘的随机写性能甚至比一般磁盘更差，这是因为，尽管 SSD 的读和写都以 4KB 页 (page) 为单位，但 SSD 写入前需要先擦除已有内容，而擦除以块 (block) 为单位，一个块 (block) 通常是 128 个连续的页 (page) ，即 512KB 。假如写入的页 (page) 内有内容，即使是写入一个字节， SSD 也需要把整个 128 页 (512KB) 内容先读到内存，与要写入的内容融合，擦除这 128 页所在的块 (block) ，然后再重新写入整个 512KB 数据，这就是 SSD 盘的写入放到效应。

( 图片来自于“ SSD 的写入放大 - Write amplification ”，

http://iqalantam.blog.163.com/blog/static/5393552201121481111304/)

假设每次随机写入 1KB ，即便 SSD 能够提供 1K 次 / 秒的随机写入能力，根据上面的分析，对应的写入放大将把 SSD 的 512MB/s 的读出带宽全部消耗掉，也就是说，这种情况下， SSD 已经无法提供读服务。因此，在传统关系数据库中，普通 SSD 难以获得令人满意的性能。

淘宝海量数据库 OceanBase 采用与经典关系数据库不同的设计： OceanBase既 实现了增删改在内的跨行跨表写事务，又完全摒弃了随机写，除了操作日志 (commit log) 总是顺序追加写入到普通 SAS 盘上，剩下的写请求就是对响应时间要求不是很高的批量顺序写， SSD 盘完全可以轻松应对，而许多响应查询请求的随机读，更可以充分发挥 SSD 良好的随机读性能 。

从测试结果来看， OceanBase 在一台装有多块 SSD 盘的服务器上获得了数万 QPS 的查询性能 ( 大约是所有 SSD 盘的聚合 QPS 的 40% 左右，因此还有提升空间 ) ，这使得一台装备 SSD 盘的服务器可以提供 5-10 台同样配置但装备 15000RPM SAS 盘的服务器。尽管 SSD 盘大约是同样容量的 SAS 盘价格的 3~4 倍，在 OceanBase 数据库环境下，由于机器数量的大幅度减少，不仅机器采购成本降低了，机架、网络带宽等运维费用更是大幅度降低，总体成本也降低很多。

此外，由于 SSD 盘的功耗 ( 约 0.06W-3.5W) 明显低于 SAS 盘 (12W-15W ， 3.5”) ，因此能源消耗的降低更多。