用Nehalem、SSD和Solaris 打造完美數(shù)據(jù)庫平臺（下）

pkman110

通過預(yù)測性自愈技術(shù)，Solaris操作系統(tǒng)可以自動的診斷、隔離軟硬件錯誤、并幫助系統(tǒng)自動恢復(fù)。FMA(Fault Management Architecture)是預(yù)測性自愈的重要組成部分，它通過接收相關(guān)的軟硬件錯誤信息，自動診斷系統(tǒng)發(fā)生的問題。一旦診斷，F(xiàn)MA會對問題進(jìn)行響應(yīng)，比如停止相關(guān)硬件和服務(wù)，并建議相應(yīng)的處理意見給系統(tǒng)管理員。預(yù)測性自愈技術(shù)可以大大降低Solaris系統(tǒng)宕機(jī)的概率。
有效的能耗管理
通過創(chuàng)新的能耗感知調(diào)度器(Power Aware Dispatcher)，Solaris操作系統(tǒng)可以充分發(fā)揮Nehalem平臺上能耗管理技術(shù)的優(yōu)勢，使得操作系統(tǒng)內(nèi)核盡可能長時間待在C-state狀態(tài)，在保證應(yīng)用性能的前提下可以充分降低系統(tǒng)的能耗。
新技術(shù)對數(shù)據(jù)庫平臺系統(tǒng)的支持
Nehalem超強(qiáng)的處理能力，讓 PC Server 在CPU資源方面已經(jīng)具有了可以和小型機(jī)媲美的運(yùn)算能力，雖然暫時 PC Server 平臺所能夠承載的 CPU 數(shù)量還比較有限，但是從目前的數(shù)據(jù)庫環(huán)境實(shí)測數(shù)據(jù)來看，從單機(jī) CPU 處理能力來比較，一臺配備2個4核 Nehalem CPU 的 PC Server 的處理能力已經(jīng)完全不遜色于配備16個Power 5＋ CPU 的 IBM P590。而且從PC Server迅猛的發(fā)展速度來看單機(jī)達(dá)到8個CPU容量的 PC Server 的出現(xiàn)應(yīng)該不會讓我們等待太久。
SSD 磁盤。針對于上面所描述的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用場景，SSD 硬盤有其天生的優(yōu)勢。其幾乎可以忽略不計(jì)的數(shù)據(jù)尋址時間，讓每次 IO 的響應(yīng)時間非常之短，從原來在機(jī)械硬盤上的毫秒級響應(yīng)速度縮短了1到2個數(shù)量級至微秒級別。在讓整個數(shù)據(jù)庫的并發(fā)響應(yīng)能力得到了極大的提高，自然也會讓前端應(yīng)用的響應(yīng)體驗(yàn)得到了非常大的提升，也讓系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)得到了改善。
Solaris操作系統(tǒng)的很多特性和阿里巴巴的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)合起來，給整個體系架構(gòu)帶來了很大的幫助，包括系統(tǒng)性能提升，數(shù)據(jù)的可管理性以及系統(tǒng)利用率的提高等：
ZFS文件系統(tǒng)
眾所周知，ZFS這個突破性的文件系統(tǒng)，可以在普通存儲設(shè)備上實(shí)現(xiàn)通常只有高端存儲設(shè)備具有的管理功能和一些高級特性，使其在易用性和近乎無限的擴(kuò)展性方面與現(xiàn)有的其他文件系統(tǒng)相比具有非常大的優(yōu)勢。ZFS的管理便利性，極大的降低了系統(tǒng)的運(yùn)維成本。通過合理的設(shè)計(jì)，將ZFS與先進(jìn)的SSD磁盤想結(jié)合，使用SSD磁盤作為ZFS的L2ARC，可以在極小的成本投入前提下讓整個存儲設(shè)備的性能得到成倍的提升。此外，ZFS在功能方面也有很多目前僅僅在部分高端存儲中才有的高級特性。如基于事務(wù)的高度安全的文件操作，支持多種類型設(shè)備的 L2ARC，非常高效的 snapshot 功能，基于block級別的快照遠(yuǎn)程復(fù)制功能等等。
ZFS給我們的 MySQL 數(shù)據(jù)庫帶來的最大益處就是事務(wù)安全的 snapshot 功能以及其基于block的遠(yuǎn)程復(fù)制功能。這對于沒有一個很好的物理備份解決方案的 MySQL 來說，提供了一個非常好的備份手段，可以幫助我們在非常短的時間內(nèi)在線完成備份操作，完全不會影響到線上業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。
Dtrace
作為OS層面一個動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，Solaris 的 Dtrace 可以說是在 OS 上一個非常大的創(chuàng)新。由于監(jiān)測的數(shù)據(jù)全部取自運(yùn)行時狀態(tài)，所以在性能調(diào)優(yōu)和 Trouble Shooting 方面有著非常大的功用。此外，Solaris 在教育、通信以及金融行業(yè)中，都得到了大量的實(shí)際場景的證明，具有非常好的穩(wěn)定可靠性。尤其是在高負(fù)載的場景下，Solaris 基本上不會出現(xiàn)因?yàn)橘Y源消耗光而無法管理的情況，但Linux就很可能遇到如此的窘?jīng)r。
Container
Solaris的Container 通過資源管理技術(shù)從 OS 層面提供虛擬化能力，通過相應(yīng)的配置，在單個物理機(jī)器上獲得多個邏輯的系統(tǒng)，使得一個系統(tǒng)看上去是邏輯上獨(dú)立的多個系統(tǒng)。從而提高硬件設(shè)備的整體利用率，有效的隔離多個應(yīng)用之間的相互影響，并降低把多個應(yīng)用整合到一個系統(tǒng)的成本。
實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)分析

新架構(gòu)中最主要的兩大部件 CPU 和 存儲設(shè)備的測試效果性能非常理想，不論是 CPU 還是 SSD 磁盤的 IO 能力，表現(xiàn)都非常的好，阿里巴巴對此進(jìn)行評估數(shù)據(jù)如下：
通過阿里巴巴專門用于選型數(shù)據(jù)庫主機(jī)的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測試套件的壓力測試，得到如圖所示的下 ATPS 數(shù)據(jù)。從測試數(shù)據(jù)可以看出，Intel 用于 PC Server 的 X86架構(gòu) CPU 的處理能力各個產(chǎn)品提升非常之快，到Nehalem每核的處理能力已經(jīng)可以和 小型機(jī)芯片不相上下了。
通過 Oracle 所提供的IO測試工具 Orion 實(shí)測所得到 IO 能力如下：
8K random read: 約 19000 IOPS
8k random write: 約 16000 IOPS
注：傳統(tǒng)的15K FC 機(jī)械盤的 IOPS 是無法逾越200的。
新架構(gòu)中最主要的兩大部件 CPU 和 存儲設(shè)備的測試效果性能非常理想，不論是 CPU 還是 SSD 磁盤的 IO 能力，表現(xiàn)都非常的好，阿里巴巴對此進(jìn)行評估數(shù)據(jù)如下：
通過阿里巴巴專門用于選型數(shù)據(jù)庫主機(jī)的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測試套件的壓力測試，得到如圖所示的下 ATPS 數(shù)據(jù)。從測試數(shù)據(jù)可以看出，Intel 用于 PC Server 的 X86架構(gòu) CPU 的處理能力各個產(chǎn)品提升非常之快，到Nehalem每核的處理能力已經(jīng)可以和 小型機(jī)芯片不相上下了。
通過 Oracle 所提供的IO測試工具 Orion 實(shí)測所得到 IO 能力如下：
8K random read: 約 19000 IOPS
8k random write: 約 16000 IOPS
注：傳統(tǒng)的15K FC 機(jī)械盤的 IOPS 是無法逾越200的。


圖表 5阿里巴巴數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)套件ATPS性能
實(shí)際運(yùn)營說明
新架構(gòu)組合不僅在測試中給我們展示了非常卓越的表現(xiàn)，在阿里巴巴實(shí)際的應(yīng)用場景中，所表現(xiàn)出的處理能力也達(dá)到了預(yù)期的滿意水平。阿里巴巴最新推出的商人SNS系統(tǒng)“人脈通”的數(shù)據(jù)庫平臺最終部署運(yùn)行在這套全新架構(gòu)組合之上，主機(jī)主要配置信息如下：
品牌：Dell R710
CPU：X5520
內(nèi)存：24GB DDR3
磁盤：8 * 64GB Intel SLC SSD
操作系統(tǒng)：Sun OS Solaris 10 Update 10
人脈通的訪問鏈接（http://renmai.china.alibaba.com/）以及主頁截圖：

人脈通系統(tǒng)僅僅使用了4臺上述主機(jī)，就非常輕松的支撐起了方便廣大商友經(jīng)營自己人脈關(guān)系的強(qiáng)大交互平臺。與其他線上系統(tǒng)比較，這4臺新架構(gòu)組合的主機(jī)，所具有的CPU處理能力，已經(jīng)與12到20臺配備了2個4核的上一代CPU的2950的處理能力不相上下了，而其隨機(jī)IO的處理能力更是可以與配有超過100塊FC機(jī)械盤的中高端存儲媲美。
總體和展望
隨著 x86 平臺芯片技術(shù)的飛速發(fā)展，PC Server 的處理能力與小型機(jī)的處理能力的差距已經(jīng)越來越小了。雖然目前 PC Server 由于其自身的擴(kuò)展能力還受到一定的限制，單機(jī)所能承載的 CPU 數(shù)量有限，但隨著分布式架構(gòu)的日趨成熟，我們對主機(jī)的 Scale Up 能力已經(jīng)并不像多年以前那樣非常看重了。而且，隨著 PC Server 架構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展，單機(jī)能夠承載 CPU 的數(shù)量一定會在不久的將來得到較大的突破。
而 SSD 硬盤的出現(xiàn)，更是可能給整個存儲產(chǎn)業(yè)帶了較大的變革。很長一段時間以來，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的單個 IO 響應(yīng)時間一直難以有較大的突破，而隨著 SSD 磁盤的出現(xiàn)，這一問題迎刃而解。雖然目前在容量方面還不如傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤，但我們相信隨著工藝和技術(shù)的提升，SSD 硬盤的容量問題很快就會得到解決了。
通過擁有小型機(jī)一樣處理能力的 PC Server， 加上可以與高端存儲媲美的 SSD 磁盤，運(yùn)行在高可靠性的操作系統(tǒng)Solaris上，同時結(jié)合Alibaba在軟件方面的創(chuàng)新，打造高性能高可用可擴(kuò)展的Web2.0經(jīng)濟(jì)型數(shù)據(jù)庫平臺已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，通過數(shù)十萬的成本構(gòu)建過去需要數(shù)百萬甚至上千萬的設(shè)備才能支撐的系統(tǒng)已經(jīng)不再是夢想。
作為一個開放型的平臺，數(shù)據(jù)庫本身如何做到很好的可擴(kuò)展性同時滿足極高要求的可用性，是這個系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。在構(gòu)建系統(tǒng)過程中，阿里巴巴的目標(biāo)不僅僅是構(gòu)建一個開放平臺，同時也是以開放的心態(tài)與各廠商一起合作，共同打造開放的電子商務(wù)基礎(chǔ)環(huán)境。


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