在今天，數(shù)據(jù)已成為企業(yè)的核心資產(chǎn)，數(shù)據(jù)庫是企業(yè)IT系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一。但數(shù)據(jù)庫管理帶來日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，缺乏專業(yè)的管理可能經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫宕機(jī)、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行性能緩慢的現(xiàn)象。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫必須能夠支持業(yè)務(wù)十倍甚至百倍體量的增長。企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)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(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù))，通過云服務(wù)的方式，讓關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的管理、操作和擴(kuò)展變得更加容易，并且讓用戶遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)丟失。阿里云RDS完全兼容MySQL和PostgreSQL等數(shù)據(jù)庫，相對(duì)于用戶自建數(shù)據(jù)庫具有低成本、高效率、高可靠，靈活易用等優(yōu)點(diǎn)，一站式解決繁雜的數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)，真正解放用戶從而更多聚焦核心業(yè)務(wù)。

早在2009年，自研的AliSQL實(shí)現(xiàn)了腳本化自動(dòng)運(yùn)維。2011年，阿里云RDS上線。經(jīng)過十余年發(fā)展，2022年，阿里云RDS實(shí)現(xiàn)全面云原生化，與阿里云基礎(chǔ)設(shè)施深度融合，推進(jìn)與國產(chǎn)硬件的深度聯(lián)合優(yōu)化。

RDS on 倚天ECS

軟硬協(xié)同優(yōu)化 性能大幅提升

在這輪技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)中，阿里云數(shù)據(jù)庫RDS開始由傳統(tǒng)架構(gòu)機(jī)型的On ECS（Elastic Cloud Server，彈性云服務(wù)器）架構(gòu)，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(gòu)，通過芯片快速路徑加速手段完成計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)量級(jí)提升。

倚天710是平頭哥半導(dǎo)體發(fā)布的首顆為云而生的CPU芯片，單芯片容納高達(dá)600億晶體管；在芯片架構(gòu)上，基于ARMv9架構(gòu)，內(nèi)含128核CPU，主頻2.75GHz，能同時(shí)兼顧性能和功耗。在內(nèi)存和接口方面，集成DDR5、PCIe5.0等技術(shù)，能有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應(yīng)用場(chǎng)景。性能方面，倚天710相對(duì)于傳統(tǒng)CPU架構(gòu)有三大優(yōu)勢(shì)，第一，內(nèi)部128核為獨(dú)享物理核，避免了超線程核性能爭(zhēng)搶問題；第二，低功耗設(shè)計(jì)，高規(guī)格實(shí)例可以實(shí)現(xiàn)線性性能增長，避免功耗過高導(dǎo)致降頻問題；第三，大Cache設(shè)計(jì)，提升云場(chǎng)景訪存性能。

阿里云RDS數(shù)據(jù)庫的全棧優(yōu)化，包括從芯片的prefetch策略優(yōu)化到ECS的TSO等優(yōu)化，以及操作系統(tǒng)優(yōu)化、編譯器優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫內(nèi)核代碼優(yōu)化、參數(shù)調(diào)優(yōu)等。其中，最核心的部分是數(shù)據(jù)庫的代碼優(yōu)化、參數(shù)調(diào)優(yōu)以及編譯環(huán)境調(diào)優(yōu)。

在On倚天ECS重點(diǎn)支持RDS的兩款傳統(tǒng)開源引擎產(chǎn)品MySQL和PostgreSQL中，經(jīng)過深度調(diào)優(yōu)之后，在MySQL只寫業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，RDS的性能是第七代ECS架構(gòu)的110%，只讀能力高達(dá)125%。

更重要的是，架構(gòu)遷移的業(yè)務(wù)代碼改造量是零，真正實(shí)現(xiàn)無縫遷移。用戶只需要把數(shù)據(jù)庫的連接地址，從傳統(tǒng)架構(gòu)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(shí)例規(guī)格價(jià)格已全線下調(diào)，通用規(guī)格最高降40%，獨(dú)享規(guī)格最高降25%。

倚天710助力RDS產(chǎn)品創(chuàng)新

在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，當(dāng)前社區(qū)、用戶自建、主流云廠商的PostgreSQL均不具備數(shù)據(jù)壓縮能力，Postgres Professional 企業(yè)版有表級(jí)別壓縮功能作為核心賣點(diǎn)，但是沒有開源。RDS PostgreSQL數(shù)據(jù)庫是IO、內(nèi)存密集型應(yīng)用，CPU使用率相對(duì)較少，存儲(chǔ)及內(nèi)存成本占比較大，如果能在不降低系統(tǒng)性能基礎(chǔ)上提升PostgreSQL壓縮能力，降低存儲(chǔ)及內(nèi)存成本，可極大提升綜合性價(jià)比。

倚天710作為平頭哥團(tuán)隊(duì)自研的第一款數(shù)據(jù)中心CPU芯片，相比傳統(tǒng)架構(gòu)CPU具有更強(qiáng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。由于倚天ECS實(shí)例均為物理核，相比icelake ECS的HT邏輯核，倚天實(shí)例在常見壓縮算法如zstd具備天然優(yōu)勢(shì)，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)在同等8c實(shí)例規(guī)格下，倚天的zstd壓縮性能是icelake的1.5倍。出色的性能表現(xiàn)，讓阿里云RDS PostgreSQL數(shù)據(jù)庫在倚天CPU基礎(chǔ)上，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了壓縮特性的研發(fā)創(chuàng)新。

如上圖所示，RDS PostgreSQL為double buffering內(nèi)存模型，其中第二層Linux Page cache占內(nèi)存使用量的60%，PostgreSQL默認(rèn)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(nèi)存量減少30%，存儲(chǔ)空間減少50%，IO使用量減少50%。

基于對(duì)Block size 8K壓縮至4K、且不降低PostgreSQL整體性能的需求，阿里云RDS團(tuán)隊(duì)聯(lián)合平頭哥團(tuán)隊(duì)針對(duì)zstd進(jìn)行了定制化開發(fā)及優(yōu)化，借助倚天710芯片在L1 cache的優(yōu)勢(shì)及對(duì)zstd算法的深入剖析，通過算法優(yōu)化、指令重排、neon/sve向量化、字典模型訓(xùn)練等優(yōu)化手段，實(shí)現(xiàn)zstd與倚天硬件架構(gòu)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(jīng)過聯(lián)調(diào)與測(cè)試， PostgreSQL使用ptg-zstd（即平頭哥優(yōu)化版本的zstd壓縮庫）壓縮后可大幅降低存儲(chǔ)成本、內(nèi)存成本、IO使用量，綜合性價(jià)比得以大幅提升。

隨著信息化轉(zhuǎn)型的深入以及云計(jì)算的蓬勃發(fā)展，企業(yè)將數(shù)據(jù)庫遷移到云上已成為潮流。基于倚天710的RDS MySQL和RDS PostgreSQL數(shù)據(jù)庫在大幅提升性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更低的成本，極致性價(jià)比將幫助客戶繼續(xù)降本增效，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的持續(xù)發(fā)展。

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