在今天,數據已成為企業的核心資產,數據庫是企業IT系統最重要的環節之一。但數據庫管理帶來日益嚴峻的挑戰,缺乏專業的管理可能經常會出現數據庫宕機、數據丟失、數據庫運行性能緩慢的現象。同時,數據庫必須能夠支持業務十倍甚至百倍體量的增長。企業對數據庫提出了高可用、高安全、高效、低成本等更高的要求。
阿里云RDS(Relational Database Service,關系型數據庫服務),通過云服務的方式,讓關系型數據庫的管理、操作和擴展變得更加容易,并且讓用戶遠離數據丟失。阿里云RDS完全兼容MySQL和PostgreSQL等數據庫,相對于用戶自建數據庫具有低成本、高效率、高可靠,靈活易用等優點,一站式解決繁雜的數據庫管理任務,真正解放用戶從而更多聚焦核心業務。
早在2009年,自研的AliSQL實現了腳本化自動運維。2011年,阿里云RDS上線。經過十余年發展,2022年,阿里云RDS實現全面云原生化,與阿里云基礎設施深度融合,推進與國產硬件的深度聯合優化。
RDS on 倚天ECS
軟硬協同優化 性能大幅提升
在這輪技術架構演進中,阿里云數據庫RDS開始由傳統架構機型的On ECS(Elastic Cloud Server,彈性云服務器)架構,向On倚天ECS遷移。
倚天ECS采用倚天710處理器,基于新一代CIPU架構,通過芯片快速路徑加速手段完成計算、存儲、網絡性能的數量級提升。
倚天710是平頭哥半導體發布的首顆為云而生的CPU芯片,單芯片容納高達600億晶體管;在芯片架構上,基于ARMv9架構,內含128核CPU,主頻2.75GHz,能同時兼顧性能和功耗。在內存和接口方面,集成DDR5、PCIe5.0等技術,能有效提升芯片的傳輸速率,并且可適配云的不同應用場景。性能方面,倚天710相對于傳統CPU架構有三大優勢,第一,內部128核為獨享物理核,避免了超線程核性能爭搶問題;第二,低功耗設計,高規格實例可以實現線性性能增長,避免功耗過高導致降頻問題;第三,大Cache設計,提升云場景訪存性能。
阿里云RDS數據庫的全棧優化,包括從芯片的prefetch策略優化到ECS的TSO等優化,以及操作系統優化、編譯器優化、數據庫內核代碼優化、參數調優等。其中,最核心的部分是數據庫的代碼優化、參數調優以及編譯環境調優。
在On倚天ECS重點支持RDS的兩款傳統開源引擎產品MySQL和PostgreSQL中,經過深度調優之后,在MySQL只寫業務場景下,RDS的性能是第七代ECS架構的110%,只讀能力高達125%。
更重要的是,架構遷移的業務代碼改造量是零,真正實現無縫遷移。用戶只需要把數據庫的連接地址,從傳統架構改成RDS On倚天ECS的地址即可。
除此之外,RDS MySQL、RDS PostgreSQL倚天ARM版實例規格價格已全線下調,通用規格最高降40%,獨享規格最高降25%。
倚天710助力RDS產品創新
在數據庫領域,當前社區、用戶自建、主流云廠商的PostgreSQL均不具備數據壓縮能力,Postgres Professional 企業版有表級別壓縮功能作為核心賣點,但是沒有開源。RDS PostgreSQL數據庫是IO、內存密集型應用,CPU使用率相對較少,存儲及內存成本占比較大,如果能在不降低系統性能基礎上提升PostgreSQL壓縮能力,降低存儲及內存成本,可極大提升綜合性價比。
倚天710作為平頭哥團隊自研的第一款數據中心CPU芯片,相比傳統架構CPU具有更強的性價比優勢。由于倚天ECS實例均為物理核,相比icelake ECS的HT邏輯核,倚天實例在常見壓縮算法如zstd具備天然優勢,實測發現在同等8c實例規格下,倚天的zstd壓縮性能是icelake的1.5倍。出色的性能表現,讓阿里云RDS PostgreSQL數據庫在倚天CPU基礎上,推動實現了壓縮特性的研發創新。
如上圖所示,RDS PostgreSQL為double buffering內存模型,其中第二層Linux Page cache占內存使用量的60%,PostgreSQL默認DB block size為8K,如果能將DB block size由8K壓縮到4K,那么Linux Page cache總的使用量可以減少1倍,總內存量減少30%,存儲空間減少50%,IO使用量減少50%。
基于對Block size 8K壓縮至4K、且不降低PostgreSQL整體性能的需求,阿里云RDS團隊聯合平頭哥團隊針對zstd進行了定制化開發及優化,借助倚天710芯片在L1 cache的優勢及對zstd算法的深入剖析,通過算法優化、指令重排、neon/sve向量化、字典模型訓練等優化手段,實現zstd與倚天硬件架構深度親和,zstd單核壓縮&解壓縮性能相比開源版本再各自提升20%+。
經過聯調與測試, PostgreSQL使用ptg-zstd(即平頭哥優化版本的zstd壓縮庫)壓縮后可大幅降低存儲成本、內存成本、IO使用量,綜合性價比得以大幅提升。
隨著信息化轉型的深入以及云計算的蓬勃發展,企業將數據庫遷移到云上已成為潮流?;谝刑?10的RDS MySQL和RDS PostgreSQL數據庫在大幅提升性能的同時實現了更低的成本,極致性價比將幫助客戶繼續降本增效,推進數字化轉型升級的持續發展。
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原文標題:倚天ECS賦能創新 RDS云數據庫性能再升級
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