阿里云POLARDB：創(chuàng)新的云托管數據庫

關系型數據庫管理系統(tǒng)(RDBMS)是全球性企業(yè)的基石，也是公司運營和數字轉型的必備條件。

然而，內部部署RDBMS就需要在基礎設施、時間、成本和人員方面大量投入，才能保持技術先進，可以根據業(yè)務增長需要進行擴展，還能實現(xiàn)數字轉型支持。要跨越這些障礙，可以采用云計算解決方案，它儼然已經成為了大大小小的組織使用的主流技術。

關系型數據庫作為云托管服務應用廣泛，稱為數據庫即服務(DBaaS)解決方案。但是基于云的RDBMS可能本身存在難題。因此，云托管關系型數據庫解決方案必須實現(xiàn)數字轉型。常見的數據庫有MySQL*和Oracle數據庫*，但不管是內部托管，還是云托管，它們可能均難以保護、管理和擴展，而且可能達不到所需性能和服務質量(QoS)。

阿里云開發(fā)并推出了創(chuàng)新性的商業(yè)級云托管關系型數據庫POLARDB，解決了這些問題，為企業(yè)提供了一種新的DBaaS模式。POLARDB以分布式共享存儲架構為基礎，使用了英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤(SSD)和英特爾?3DNAND固態(tài)盤。

云托管數據庫的傳統(tǒng)難題

在公共云計算環(huán)境中，用戶數量、用戶服務和數據量的增長可能會帶來二進制日志文件備份、性能、遷移、升級、磁盤容量和延遲問題。擴展、備份和遷移數據所需的時間隨著數據量增長而延長。備份TB級數據需要幾個小時，甚至幾天的時間。升級、擴展、備份和數據遷移可能需要數據庫下線并重新啟動，這可能會影響企業(yè)、企業(yè)用戶及企業(yè)IT人員。數據遷移可能會拖慢任務關鍵型應用的性能。維持每日業(yè)務運營可能需要大量CPU資源，再加上數百萬個事務，可能產生延遲，導致性價比下降。

POLARDB重新打造了數據庫云托管服務

POLARDB對現(xiàn)有的DBaaS模式進行了創(chuàng)新。它采用了的軟件定義擴展系統(tǒng)具有創(chuàng)新性，使用了快速、低延遲的英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和低成本、高容量的英特爾?3DNAND固態(tài)盤。企業(yè)如果數據量大，而且不斷增長，又始終要求低延遲、高吞吐量、高QoS以及良好的性價比，則可從POLARDB獲益。

POLARDB的存儲范例與其他創(chuàng)新相結合，可在DBaaS模式中實現(xiàn)商業(yè)級數據庫的性能和可用性。阿里云在設計POLARDB時側重于企業(yè)客戶的云計算成本、在線事務處理(OLTP)性能、業(yè)務連續(xù)性、業(yè)務增長和安全性。所有軟硬件設計均采用高可靠性、高可用性的云原生設計，為了實現(xiàn)高效協(xié)同，包含與底層英特爾?硬件的協(xié)同。該架構性能強勁，只需要傳統(tǒng)上內部部署的關系型數據庫的大約一成成本。

POLARDB的架構保證吞吐量高，最高可達到標準MySQL5.6和5.7在基于NAND的PCIe*和NVMe*固態(tài)盤上運行時的吞吐量的六倍之多。POLARDB可以實現(xiàn)高達一百萬每秒輸入/輸出(IOPS)，而且只有毫秒級的延遲。1POLARDB還可以在10分鐘內按需縱向或橫向伸縮。每個數據庫實例可以達到100TB容量。相比之下，同類解決方案只能達到64TB。存儲容量和克隆操作可自動伸縮。而且，POLARDB與MySQL5.6和5.7完全向后兼容。

英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤優(yōu)化了存儲性能

POLARDB分布式存儲設計與英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和英特爾?3DNAND固態(tài)盤相結合，實現(xiàn)了卓越的存儲效率、高QoS、高IOPS、高吞吐量和始終如一的性能。英特爾?固態(tài)盤還有助于降低成本，調優(yōu)性能。英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤幫助阿里云消除了數據中心存儲瓶頸，可容納更大、更經濟實惠的的數據集，加快了應用速度，降低了對延遲敏感的工作負載的事務成本，降低了POLARDB的數據中心總擁有成本(TCO)。

POLARDB在軟件層將高速、高容量的英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和高吞吐量的英特爾?3DNAND固態(tài)盤結合起來，實現(xiàn)了一個混合型存儲層，可以始終實現(xiàn)低延遲、高吞吐量、高QoS。而且與存儲層只使用英特爾?3DNAND固態(tài)盤相比，整體性價比高出很多。

借助英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和英特爾?3DNAND固態(tài)盤，阿里云實現(xiàn)了：

?POLARDB每秒查詢數(QPS)提升30%，改善了客戶體驗2

?POLARDB第95百分位延遲降低76%2

POLARDB架構

軟件定義的POLARDB架構使用分布式存儲、存儲性能開發(fā)套件(SPDK)、遠程直接內存訪問(RDMA)和其他創(chuàng)新來打造高性能、高伸縮的云數據庫。POLARDB架構將計算資源池和存儲資源池分離開來。CPU資源和內存不足時，計算資源池獨立于存儲資源池進行擴展;容量或IOPS較低時，存儲資源池獨立于計算資源池進行擴展。

POLARDB分布式存儲架構使用三個副本或節(jié)點，而不是本地存儲空間。一個副本用于讀寫實例，另外兩個用于只讀實例。需要新增只讀實例時，不需要復制任何數據。不管新數據量有多大，都可以在5分鐘內完成。相比于傳統(tǒng)數據庫，如果數據量超過3TB，添加新實例需要長達70小時的時間。2主實例和只讀實例共用相同的存儲資源，既提高了只讀復制性能，又不需要額外增加新增存儲的成本。用戶只需要支付只讀實例使用的CPU和內存成本。POLARDB使用此分布式存儲配置來查找數據，并以比傳統(tǒng)數據庫更快的速度伸縮。

每個POLARDB存儲節(jié)點都使用一個英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤P4800X系列硬盤來快速創(chuàng)建日志記錄和索引，同時可以使用若干英特爾?DC固態(tài)盤P4500系列硬盤來存儲數據。SPDK將數據寫入每個英特爾?3DNAND固態(tài)盤的NVMe接口，而不必訪問同步的內存。在部署英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤之前，日志記錄和數據一并存儲在數據中心內基于NVMe的英特爾?固態(tài)盤上，需要訪問同步的內存。繞過同步的內存可以提高POLARDB的性能，降低延遲。

使用POLARDB還有其他性能優(yōu)勢，因為：

?使用基于融合以太網的RDMA(RoCE)網絡協(xié)議來降低延遲，減輕CPU負載，提高帶寬

?借助軟件定義的堆棧繞過Linux*內核，可以讓POLARDB以用戶模式運行，有助于降低開銷

?無需使用二進制日志，縮短了事務時間，降低了輸入/輸出(I/O)開銷

英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤 提升30%每秒查詢數(QPS)，改善了POLARDB客戶體驗*2 降低76%的POLARDB第95百分位延遲2 分配100TB容量給每個POLARDB數據庫實例

POLARDB使用的英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和英特爾?3DNAND固態(tài)盤

POLARDB開發(fā)最初是為了滿足阿里云在線購物中心的需求。阿里云最開始在POLARDB中使用英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤和英特爾?3DNAND固態(tài)盤，是為了解決購物中心高峰期問題。阿里云后來發(fā)現(xiàn)，與只在基于NAND的PCIe*NVMe*固態(tài)盤上運行MySQL相比，MySQL*性能提升高達六倍。

如今，阿里云在POLARDB產品中使用英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤P4800X系列，使用的固態(tài)盤：

?是采用英特爾?傲騰?技術、響應速度最快的數據中心固態(tài)盤3

?提供高達750GB的容量

?能夠提高POLARDB的性能

使用英特爾?3DNAND固態(tài)盤和英特爾?傲騰?DC固態(tài)盤，數據存儲既經濟實惠，質量也高，十分可靠，非常易于管理和維護，可以最大限度地保證POLARDB的服務連續(xù)性。

英特爾與阿里云等客戶密切合作，努力實現(xiàn)數據庫創(chuàng)新，不斷地幫助全球客戶改善企業(yè)數據庫體驗。

使用英特爾?固態(tài)盤的阿里云POLARDB*架構

訪問商業(yè)級數據庫即服務

部署DBaaS可以解放企業(yè)IT團隊。他們不需要管理內部數據庫，也不需要購買和維護內部部署的數據庫所需的硬件。

因此，IT團隊可以集中精力進行核心業(yè)務需求創(chuàng)新，有助于企業(yè)數字轉型，增加企業(yè)競爭力。其他DBaaS解決方案可能困難重重，但是阿里云推出的POLARDB可借助商業(yè)級DBaaS解決方案克服這些困難。POLARDB為企業(yè)配備按需解決方案，有助于保持良好的性價比。作為商業(yè)級數據庫，它可幫助企業(yè)管理大量數據，同時實現(xiàn)低延遲、高吞吐量、高QoS和快速伸縮。