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2021年11月，百易傳媒（DOIT）推出“傲騰觀察室-請回答2021”線上直播活動(dòng)，旨在通過兩位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的長期觀察者——DOIT總編宋家雨與DOIT主編朱朋博從第三方視角梳理分析傲騰技術(shù)如何助力不同行業(yè)的應(yīng)用創(chuàng)新，洞察未來存儲(chǔ)發(fā)展軌跡，期間現(xiàn)場連線云計(jì)算、金融等不同行業(yè)傲騰用戶進(jìn)行細(xì)致解讀。

第一期觀察室從突破馮諾依曼架構(gòu)的局限性入手，以DRAM+傲騰持久內(nèi)存構(gòu)建大內(nèi)存的方式彌補(bǔ)馮諾依曼架構(gòu)當(dāng)前亟待解決的問題，第二期著重了解傲騰在云環(huán)境中的價(jià)值點(diǎn)。

1月12日下午，“傲騰觀察室”觀察者們聚焦金融行業(yè)用戶針對外部環(huán)境需求變化作出的技術(shù)應(yīng)對，連線了建設(shè)銀行“龍趺MPP DB”產(chǎn)品負(fù)責(zé)人陳曉新和建設(shè)銀行建信金科基礎(chǔ)技術(shù)中心首席存儲(chǔ)專家徐寧，進(jìn)一步了解傲騰技術(shù)對銀行應(yīng)用創(chuàng)新過程起到的推進(jìn)作用。

2021年，行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入快車道，對金融行業(yè)而言，數(shù)字化，分布式、智能化成為自身發(fā)展的著力點(diǎn)，金融機(jī)構(gòu)需要依托創(chuàng)新技術(shù)不斷完善系統(tǒng)架構(gòu)，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，豐富場景應(yīng)用為客戶提供優(yōu)質(zhì)金融產(chǎn)品和服務(wù)。其中，不能不提承載行業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)趨勢變化。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進(jìn)與變化

數(shù)據(jù)庫從應(yīng)用角度可分為OLTP（聯(lián)機(jī)事務(wù)處理）和OLAP（聯(lián)機(jī)分析處理）。OLTP是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要應(yīng)用，用于如銀行交易等日常交易處理。OLAP是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的主要應(yīng)用，用于數(shù)據(jù)分析和輔助決策。

從前，數(shù)據(jù)分析以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，通過各種BI工具、報(bào)表來呈現(xiàn)，相對而言，我們并未將OLAP視為金融行業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用。近年隨著數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)積極推動(dòng)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新，從非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析中獲取價(jià)值。而面對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的沖擊，金融機(jī)構(gòu)也在作出反應(yīng)與調(diào)整，OLAP也升級為金融行業(yè)的一大關(guān)鍵應(yīng)用，整體走向是單一架構(gòu)結(jié)合OLTP和OLAP兩種能力應(yīng)對海量數(shù)據(jù)存取訪問和分析處理，取得簡化應(yīng)用開發(fā)、加快即時(shí)查詢、降低成本等效益。

那么具體金融行業(yè)用戶如何積極應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用？以中國建設(shè)銀行為例，2020年3月，中國建設(shè)銀行就上線了龍趺MPP DB的數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

建行新一代MPP數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建與技術(shù)探索

傳統(tǒng)MPP數(shù)據(jù)庫要在不同計(jì)算集群之間復(fù)制規(guī)模化數(shù)據(jù)來保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，對系統(tǒng)的效率和性能產(chǎn)生極大影響，同時(shí)數(shù)據(jù)復(fù)制也會(huì)造成數(shù)據(jù)冗余，拉高存儲(chǔ)成本。

龍趺MPP DB產(chǎn)品負(fù)責(zé)人陳曉新介紹稱，龍趺MPP DB是建行金科聯(lián)合HashData和金山云開發(fā)的新一代云原生數(shù)據(jù)倉庫產(chǎn)品，采用元數(shù)據(jù)，計(jì)算，存儲(chǔ)三層分離架構(gòu)，確保高性能計(jì)算能力的同時(shí)還具備高并發(fā)性，高擴(kuò)展性，資源動(dòng)態(tài)調(diào)度以及故障自愈能力。

截止到2021年5月，龍趺MPP DB規(guī)模已達(dá)到12000臺(tái)服務(wù)器，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)壓縮后數(shù)據(jù)量達(dá)到9PB，表數(shù)量達(dá)到百萬級，并且每天運(yùn)行的作業(yè)數(shù)也達(dá)到百萬級，SQL數(shù)據(jù)庫約有千萬級別數(shù)據(jù)量。

其中，元數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)的存取訪問服務(wù)以及事務(wù)控制。共享存儲(chǔ)（對象存儲(chǔ)）層負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)持久存儲(chǔ)，中間計(jì)算層為無狀態(tài)的計(jì)算服務(wù)。

當(dāng)然，龍趺集群規(guī)模不斷增大，其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和使用中也會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。大量應(yīng)用接入數(shù)據(jù)庫，龍趺共享存儲(chǔ)中的文件數(shù)超過20億，而讀取訪問小文件對緩存影響極大，因此在高并發(fā)需求下規(guī)模化應(yīng)用如何提升本地緩存系統(tǒng)使用效率是一個(gè)挑戰(zhàn)。

服務(wù)器數(shù)量不斷增加，故障也隨之增多，資源動(dòng)態(tài)調(diào)配和故障自愈能力這些操作也會(huì)帶來緩存部分失效，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間緩存的共享，以此最大限度減少緩存加載對應(yīng)用的影響也是挑戰(zhàn)。

以傲騰為代表的SCM助力分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)對存儲(chǔ)挑戰(zhàn)

建設(shè)銀行建信金科基礎(chǔ)技術(shù)中心首席存儲(chǔ)專家徐寧表示這兩個(gè)問題可以從三個(gè)方向進(jìn)行優(yōu)化——數(shù)據(jù)分布，單機(jī)性能以及格式性能。其中，存儲(chǔ)介質(zhì)、緩存分層、文件系統(tǒng)和緩存粒度和緩存格式是基于SCM的進(jìn)一步優(yōu)化。

以傲騰為代表的SCM出現(xiàn)帶來了高級數(shù)據(jù)服務(wù)能力，且具備實(shí)際價(jià)值。混合按需使用DRAM和SCM，將存儲(chǔ)層的高級數(shù)據(jù)服務(wù)移植到內(nèi)存層，如高性能備份和恢復(fù)等。SCM應(yīng)用可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，SCM的內(nèi)存特性簡化軟件棧，更易于定制化實(shí)現(xiàn)需求。

比如，在做MPP計(jì)算時(shí)不需要一個(gè)文件中所有數(shù)據(jù)，而是把文件里部分?jǐn)?shù)據(jù)按照范圍加載到當(dāng)時(shí)的計(jì)算集群緩存部分，比如上圖里的Block 1和Block 2，然后加載到具體計(jì)算機(jī)群節(jié)點(diǎn)上，變成兩個(gè)小文件，這是對象局部緩存的設(shè)計(jì)。

在這個(gè)前提下進(jìn)行單機(jī)優(yōu)化首要考慮的是應(yīng)用的SCM介質(zhì)。龍趺MPP DB采用英特爾??傲騰?持久內(nèi)存作為SCM介質(zhì)替代了一部分DRAM帶來性能提高和長壽命的優(yōu)勢。

DOIT總編宋家雨指出，內(nèi)存儲(chǔ)器如DRAM一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要跨內(nèi)存儲(chǔ)器直接訪問外存儲(chǔ)器，消耗大量的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源的同時(shí)導(dǎo)致性能大幅降低，而通過以傲騰為主的SCM+存儲(chǔ)分層是將熱數(shù)據(jù)緩存到新介質(zhì)上，冷數(shù)據(jù)則自動(dòng)存儲(chǔ)到經(jīng)濟(jì)型介質(zhì)上，以此找到性能，容量和成本結(jié)合點(diǎn)，最大限度減少緩存加載對應(yīng)用的影響。

另一方面，針對海量小文件帶來的訪問性能下降，建行采用了很多辦法，比如用RocksDB取代本地文件系統(tǒng)，優(yōu)化后對16KB以下的小文件取得了較大的性能提高。但是RocksDB也會(huì)帶來新問題——LSM Tree帶來的寫放大，LSM Tree分層級，每次先寫journal（日志），再寫memory table（內(nèi)存表），然后并到leve1，leve2……重復(fù)寫入和數(shù)據(jù)逐級下沉造成了嚴(yán)重的寫放大問題。

因此，建設(shè)銀行在軟件方面采用了英特爾持久內(nèi)存開發(fā)工具包PMDK(Persistent Memory Development Kit)，用pmemobj庫存放較大的值，然后用戶oid直接做索引，很好地解決寫放大的問題。

以libpmem庫為例，作為PMDK中的底層庫支持用內(nèi)存映射方式訪問持久內(nèi)存，一方面可將持久內(nèi)存上的文件映射到應(yīng)用的虛擬內(nèi)存空間進(jìn)行操作。通過規(guī)避內(nèi)核參與和上下文切換帶來的開銷，直接為上層應(yīng)用提供助力。

DOIT主編朱朋博表示，中國有句古話：勿以善小而不為。用傲騰部分替代DRAM，鑒于傲騰在容量密度和價(jià)格方面的優(yōu)勢，聚沙成塔，當(dāng)服務(wù)器用量動(dòng)輒上萬時(shí)，其所帶來的容量優(yōu)勢不能低估。

傲騰持久內(nèi)存的技術(shù)展望

從建設(shè)銀行的數(shù)據(jù)庫案例來看，傲騰技術(shù)的引入幫助其完善了MPP數(shù)據(jù)庫的功能，為海量數(shù)據(jù)訪問和處理提供了強(qiáng)有力的支撐。未來，SCM解決方案除了作為緩存層，隨著傲騰技術(shù)不斷發(fā)展，容量與性能的擴(kuò)展，以及我們對內(nèi)存規(guī)模需求的不斷增加，是否會(huì)成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的核心呢，畢竟技術(shù)新舊更迭是市場的運(yùn)行規(guī)則，接下來，傲騰觀察室將投入更多的時(shí)間和精力來觀察傲騰技術(shù)的新用例和新變化，敬請期待！

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