阿里云POLARDB：创新的云托管数据库

关系型数据库管理系统(RDBMS)是全球性企业的基石，也是公司运营和数字转型的必备条件。

然而，内部部署RDBMS就需要在基础设施、时间、成本和人员方面大量投入，才能保持技术先进，可以根据业务增长需要进行扩展，还能实现数字转型支持。要跨越这些障碍，可以采用云计算解决方案，它俨然已经成为了大大小小的组织使用的主流技术。

关系型数据库作为云托管服务应用广泛，称为数据库即服务(DBaaS)解决方案。但是基于云的RDBMS可能本身存在难题。因此，云托管关系型数据库解决方案必须实现数字转型。常见的数据库有MySQL*和Oracle数据库*，但不管是内部托管，还是云托管，它们可能均难以保护、管理和扩展，而且可能达不到所需性能和服务质量(QoS)。

阿里云开发并推出了创新性的商业级云托管关系型数据库POLARDB，解决了这些问题，为企业提供了一种新的DBaaS模式。POLARDB以分布式共享存储架构为基础，使用了英特尔®傲腾™DC固态盘(SSD)和英特尔®3DNAND固态盘。

云托管数据库的传统难题

在公共云计算环境中，用户数量、用户服务和数据量的增长可能会带来二进制日志文件备份、性能、迁移、升级、磁盘容量和延迟问题。扩展、备份和迁移数据所需的时间随着数据量增长而延长。备份TB级数据需要几个小时，甚至几天的时间。升级、扩展、备份和数据迁移可能需要数据库下线并重新启动，这可能会影响企业、企业用户及企业IT人员。数据迁移可能会拖慢任务关键型应用的性能。维持每日业务运营可能需要大量CPU资源，再加上数百万个事务，可能产生延迟，导致性价比下降。

POLARDB重新打造了数据库云托管服务

POLARDB对现有的DBaaS模式进行了创新。它采用了的软件定义扩展系统具有创新性，使用了快速、低延迟的英特尔®傲腾™DC固态盘和低成本、高容量的英特尔®3DNAND固态盘。企业如果数据量大，而且不断增长，又始终要求低延迟、高吞吐量、高QoS以及良好的性价比，则可从POLARDB获益。

POLARDB的存储范例与其他创新相结合，可在DBaaS模式中实现商业级数据库的性能和可用性。阿里云在设计POLARDB时侧重于企业客户的云计算成本、在线事务处理(OLTP)性能、业务连续性、业务增长和安全性。所有软硬件设计均采用高可靠性、高可用性的云原生设计，为了实现高效协同，包含与底层英特尔®硬件的协同。该架构性能强劲，只需要传统上内部部署的关系型数据库的大约一成成本。

POLARDB的架构保证吞吐量高，最高可达到标准MySQL5.6和5.7在基于NAND的PCIe*和NVMe*固态盘上运行时的吞吐量的六倍之多。POLARDB可以实现高达一百万每秒输入/输出(IOPS)，而且只有毫秒级的延迟。1POLARDB还可以在10分钟内按需纵向或横向伸缩。每个数据库实例可以达到100TB容量。相比之下，同类解决方案只能达到64TB。存储容量和克隆操作可自动伸缩。而且，POLARDB与MySQL5.6和5.7完全向后兼容。

英特尔®傲腾™DC固态盘优化了存储性能

POLARDB分布式存储设计与英特尔®傲腾™DC固态盘和英特尔®3DNAND固态盘相结合，实现了卓越的存储效率、高QoS、高IOPS、高吞吐量和始终如一的性能。英特尔®固态盘还有助于降低成本，调优性能。英特尔®傲腾™DC固态盘帮助阿里云消除了数据中心存储瓶颈，可容纳更大、更经济实惠的的数据集，加快了应用速度，降低了对延迟敏感的工作负载的事务成本，降低了POLARDB的数据中心总拥有成本(TCO)。

POLARDB在软件层将高速、高容量的英特尔®傲腾™DC固态盘和高吞吐量的英特尔®3DNAND固态盘结合起来，实现了一个混合型存储层，可以始终实现低延迟、高吞吐量、高QoS。而且与存储层只使用英特尔®3DNAND固态盘相比，整体性价比高出很多。

借助英特尔®傲腾™DC固态盘和英特尔®3DNAND固态盘，阿里云实现了：

•POLARDB每秒查询数(QPS)提升30%，改善了客户体验2

•POLARDB第95百分位延迟降低76%2

POLARDB架构

软件定义的POLARDB架构使用分布式存储、存储性能开发套件(SPDK)、远程直接内存访问(RDMA)和其他创新来打造高性能、高伸缩的云数据库。POLARDB架构将计算资源池和存储资源池分离开来。CPU资源和内存不足时，计算资源池独立于存储资源池进行扩展;容量或IOPS较低时，存储资源池独立于计算资源池进行扩展。

POLARDB分布式存储架构使用三个副本或节点，而不是本地存储空间。一个副本用于读写实例，另外两个用于只读实例。需要新增只读实例时，不需要复制任何数据。不管新数据量有多大，都可以在5分钟内完成。相比于传统数据库，如果数据量超过3TB，添加新实例需要长达70小时的时间。2主实例和只读实例共用相同的存储资源，既提高了只读复制性能，又不需要额外增加新增存储的成本。用户只需要支付只读实例使用的CPU和内存成本。POLARDB使用此分布式存储配置来查找数据，并以比传统数据库更快的速度伸缩。

每个POLARDB存储节点都使用一个英特尔®傲腾™DC固态盘P4800X系列硬盘来快速创建日志记录和索引，同时可以使用若干英特尔®DC固态盘P4500系列硬盘来存储数据。SPDK将数据写入每个英特尔®3DNAND固态盘的NVMe接口，而不必访问同步的内存。在部署英特尔®傲腾™DC固态盘之前，日志记录和数据一并存储在数据中心内基于NVMe的英特尔®固态盘上，需要访问同步的内存。绕过同步的内存可以提高POLARDB的性能，降低延迟。

使用POLARDB还有其他性能优势，因为：

•使用基于融合以太网的RDMA(RoCE)网络协议来降低延迟，减轻CPU负载，提高带宽

•借助软件定义的堆栈绕过Linux*内核，可以让POLARDB以用户模式运行，有助于降低开销

•无需使用二进制日志，缩短了事务时间，降低了输入/输出(I/O)开销

英特尔®傲腾™DC固态盘 提升30%每秒查询数(QPS)，改善了POLARDB客户体验*2 降低76%的POLARDB第95百分位延迟2 分配100TB容量给每个POLARDB数据库实例

POLARDB使用的英特尔®傲腾™DC固态盘和英特尔®3DNAND固态盘

POLARDB开发最初是为了满足阿里云在线购物中心的需求。阿里云最开始在POLARDB中使用英特尔®傲腾™DC固态盘和英特尔®3DNAND固态盘，是为了解决购物中心高峰期问题。阿里云后来发现，与只在基于NAND的PCIe*NVMe*固态盘上运行MySQL相比，MySQL*性能提升高达六倍。

如今，阿里云在POLARDB产品中使用英特尔®傲腾™DC固态盘P4800X系列，使用的固态盘：

•是采用英特尔®傲腾™技术、响应速度最快的数据中心固态盘3

•提供高达750GB的容量

•能够提高POLARDB的性能

使用英特尔®3DNAND固态盘和英特尔®傲腾™DC固态盘，数据存储既经济实惠，质量也高，十分可靠，非常易于管理和维护，可以最大限度地保证POLARDB的服务连续性。

英特尔与阿里云等客户密切合作，努力实现数据库创新，不断地帮助全球客户改善企业数据库体验。

图1.使用英特尔®固态盘的阿里云POLARDB*架构

访问商业级数据库即服务

部署DBaaS可以解放企业IT团队。他们不需要管理内部数据库，也不需要购买和维护内部部署的数据库所需的硬件。

因此，IT团队可以集中精力进行核心业务需求创新，有助于企业数字转型，增加企业竞争力。其他DBaaS解决方案可能困难重重，但是阿里云推出的POLARDB可借助商业级DBaaS解决方案克服这些困难。POLARDB为企业配备按需解决方案，有助于保持良好的性价比。作为商业级数据库，它可帮助企业管理大量数据，同时实现低延迟、高吞吐量、高QoS和快速伸缩。