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TDSQL-C再創(chuàng)佳績

9月16日，Distributed Cloud｜2021全球分布式云大會在上海召開，騰訊云原生數(shù)據(jù)庫TDSQL-C榮獲“云原生卓越技術(shù)提供商”獎項，TDSQL-C 是騰訊自研的云原生分布式數(shù)據(jù)庫（原CynosDB）, 基于共享存儲，實現(xiàn)了強大的擴展能力和超百萬級QPS的高吞吐性能，深度定制的數(shù)據(jù)庫內(nèi)核TXSQL是支撐關(guān)鍵業(yè)務(wù)平穩(wěn)運行的基石。

（云原生卓越技術(shù)提供商獎項）

TDSQL-C的總體架構(gòu)是基于共享存儲，存儲和計算分離的架構(gòu)。

（傳統(tǒng)的MySQL主備架構(gòu)和TDSQL-C架構(gòu)對比圖）

傳統(tǒng)的MySQL主備通過binlog進行的邏輯復(fù)制，而TDSQL-C是通過redo日志進行的物理復(fù)制。
傳統(tǒng)的MySQL需要向存儲寫多份數(shù)據(jù)包括data，binlog，redo log，而TDSQL-C只需向存儲寫一份redo日志即可。
傳統(tǒng)的MySQL主備各存儲一份數(shù)據(jù)，而TDSQL-C基于共享存儲只有一份數(shù)據(jù)。

TDSQL-C具有以下關(guān)鍵特性：

1、可靠性

多副本/RPO=0

存儲多副本保證數(shù)據(jù)高可靠
共享存儲，主備數(shù)據(jù)一致
即時回滾，任意時間數(shù)據(jù)都可靠

2、高性能

極致性能

主備機讀寫性能全面優(yōu)化
不同規(guī)格針對性優(yōu)化
相對傳統(tǒng)MySQL有6倍提升

3、高可用性

秒級RTO

秒級RTO，故障幾乎無感知
毫秒級主備延遲，數(shù)據(jù)極速同步
共享內(nèi)存，數(shù)據(jù)恢復(fù)，快速預(yù)熱

4、彈性擴展

隨心所欲

數(shù)據(jù)快速、透明擴展，按需使用
大容量1PB，滿足“大”需求

來自官方的多次認可

在MySQL官方近幾次release notes中都有騰訊云數(shù)據(jù)庫內(nèi)核團隊的重要貢獻，也意味著騰訊云數(shù)據(jù)庫內(nèi)核技術(shù)TXSQL在國內(nèi)是走在前列的；2020年底，騰訊云數(shù)據(jù)庫內(nèi)核團隊又獲MariaDB社區(qū)的官方感謝信，對團隊的貢獻予以感激。

（放到MySQL社區(qū)貢獻的patch）

（來自Maria社區(qū)官方的感謝信）

TDSQL-C的關(guān)鍵特性之高可用-秒級RTO，可以達到故障無感知。

過往buffer pool大實例重啟，初始化耗時長，用戶體驗差，對此的團隊給出優(yōu)化方案是：并行初始化加上page上的mutex延遲初始化。

并行初始化是指按innodb buffer pool instance來并行初始化。
page mutex延遲初始化，是指當page首次使用時才初始化，而不是在啟動時全部都初始化。

優(yōu)化后的結(jié)果是之前500G buffer pool初始化從23s降到了1.3s，提升近20倍。

這個優(yōu)化方案貢獻給了MySQL官方（lmprove lnnoDB buffer pool initialization）

騰訊云數(shù)據(jù)庫內(nèi)核團隊一直堅持以穩(wěn)定性為第一位，保證了線上服務(wù)的可用性達到 99.95%，可靠性達到99.9996%，同時，深入研究技術(shù)細節(jié)，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)性能，使得數(shù)據(jù)庫內(nèi)核TXSQL的性能遠超官方版本，并達到業(yè)界領(lǐng)先水平。

業(yè)界首創(chuàng)，蓄力技術(shù)創(chuàng)新

在官方MySQL8.0支持 instant add column 后，修改列類型操作便成為MySQL中最不友好的DDL類型。而在用戶實踐中，修改列類型也是用戶執(zhí)行比較頻繁的DDL之一，此操作會長時間阻塞用戶的讀寫請求，對業(yè)務(wù)的影響非常大。

TDSQL-C 業(yè)界首創(chuàng)，創(chuàng)新地支持了instant modify column功能，達到了秒級修改列的效果。具體的實現(xiàn)方式是：

元數(shù)據(jù)多版本化, 表元數(shù)據(jù)保存列的多個版本信息，用戶只能看到的總是最新的表元數(shù)據(jù)。
行記錄增加版本信息對應(yīng)到不同版本的表元數(shù)據(jù)上。
修改列只修改元數(shù)據(jù)，修改列的過程中不修改實際的行記錄。
行記錄讀取時，老版本記錄會自動轉(zhuǎn)換為最新版本的記錄。
行記錄更新時，老版本記錄會自動更新為最新版本的記錄。

此方案為業(yè)界首創(chuàng)

TDSQL-C 修改列可以毫秒級完成，并且不受數(shù)據(jù)量大小的影響。

該功能解決了云上業(yè)務(wù)的痛點問題，補充了官方和開源社區(qū)在修改列上的不足，完善了整體的Online DDL功能體系。

除此之外，TDSQL-C其中的很多特性都是業(yè)界領(lǐng)先甚至是首創(chuàng)的亮點特性，并有多項申請了專利。比如：熱點更新功能，通過存儲引擎行鎖級別的優(yōu)化，大幅度優(yōu)化了秒殺場景下的系統(tǒng)性能，此特性為業(yè)界首創(chuàng)，并申請專利。再比如：內(nèi)核TXSQL的審計功能，通過異步方式優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫審計日志的記錄方式，使得審計性能業(yè)界領(lǐng)先。團隊泰而不驕，蓄力并進，加大研發(fā)力度助力簡化企業(yè)對數(shù)據(jù)庫的管理、維護和更新，真正做到開發(fā)者只“使用”數(shù)據(jù)庫，而不是被數(shù)據(jù)庫繁瑣的工作所困擾。

解決MySQL歷史頑疾，Puege預(yù)讀機制

Undo 空間膨脹問題是MySQL歷史老大難問題，TDSQL-C創(chuàng)新地通過purge預(yù)讀解決了此問題。

問題原因

Purge會讀取undo page并清理delete mark的記錄，清理完成后會釋放undo page，從而最終釋放undo表空間。
IO bound場景或Buffer pool比較小的實例， purge時讀取undo 更容易出現(xiàn)IO。而 IO時占用時間比較長，導(dǎo)致purge不及時undo日志空間膨脹。

解決方法（實現(xiàn)purge預(yù)讀機制）

根據(jù)事務(wù)提交順序在內(nèi)存中保存undo page的purge順序用于預(yù)讀。
Purge coordinator異步預(yù)讀這些page。

（purge預(yù)讀開啟前后效果對比）

精耕細作，追求卓越

有創(chuàng)新力量，也有穩(wěn)扎穩(wěn)打的技術(shù)底盤。TDSQL-C在高性能、高可用、彈性擴展方面同樣精耕細作，追求卓越。

TDSQL-C高性能

plan cache實現(xiàn)查詢計劃緩存，以sysbench場景為例，經(jīng)過plan cache優(yōu)化后，解析和查詢優(yōu)化時間減少了，性能提升了70%左右；在線程池的基礎(chǔ)上進行了異步組提交優(yōu)化，將線程池資源提起釋放從而能夠去處理更多的請求，優(yōu)化后整體的讀寫事務(wù)QPS有70%的提升；Log Compaction，在計算存儲分離的架構(gòu)下，日志即數(shù)據(jù)庫，對日志結(jié)構(gòu)進行了一些壓縮優(yōu)化后，redo日志量減少了30%。

（TDSQL-C高性能-異步組提交優(yōu)化）

TDSQL-C 高可用

采用redo物理復(fù)制，基于共享存儲，主備數(shù)據(jù)物理一致，低延時、低損耗；在數(shù)據(jù)復(fù)制做備份延遲優(yōu)化，其中備庫查詢時IO過程不阻塞redo的回放，主備延遲做到毫秒級別；計算節(jié)點HA重啟后，buffer pool需要重新加載進行預(yù)熱，持續(xù)時間比較長，期間業(yè)務(wù)會受到較大影響，TDSQL-C支持獨立Buffer pool 無需預(yù)熱，縮短了重啟時間。

（TDSQL-C高可用-獨立buffer pool）

TDSQL-C 彈性擴展

TDSQL-C 目前支持最多擴展16個備庫，備庫可以提供讀服務(wù)，Btree一致性讀優(yōu)化后，備庫讀不會被主庫更新產(chǎn)生的SMO操作所阻塞。不會被主庫更新產(chǎn)生的SMO操作所阻塞。

向云而進，持續(xù)增長

目前，TDSQL-C云原生數(shù)據(jù)庫內(nèi)核TXSQL在全球范圍內(nèi)已有近數(shù)萬客戶，運營公司最大的數(shù)據(jù)庫集群。在云上也為拼多多，B站，微盟等不同行業(yè)的超大型客戶提供了穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)異，功能強大的企業(yè)級云數(shù)據(jù)庫服務(wù)，與此同時，通過自研上云和開源協(xié)同，TXSQL也強力支撐和保障了諸如：微信紅包、微信支付、QQ音樂，騰訊會議等大型內(nèi)部業(yè)務(wù)。

作為云原生技術(shù)先驅(qū)，騰訊云數(shù)據(jù)庫內(nèi)核團隊在產(chǎn)研共建與生態(tài)融合上不遺余力，聚焦市場與客戶需求，把技術(shù)概念更好地落地實現(xiàn)；兼容并包，加強與開源社區(qū)的聯(lián)系，持續(xù)貢獻技術(shù)力量，為各行各業(yè)帶來全新的業(yè)務(wù)價值與技術(shù)優(yōu)勢。

向云而進，持續(xù)增長，TDSQL-C繼續(xù)為社區(qū)和生態(tài)發(fā)展貢獻自己力量，以創(chuàng)新技術(shù)探索數(shù)據(jù)管理的無限可能。

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