淘宝海量数据库之六-克服随机IO难题

磁盘随机IO性能常常是数据库性能的决定因素，即使是15000RPM的SAS盘，单盘也很难超过300IOPS，对于传统关系数据库，磁盘随机IO是个多年的老大难问题，目前尚无令人满意的解决方案，风轻扬的博客(数据库如何抵抗随机IO：问题、方法与现实，http://wangyuanzju.blog.163.com/blog/static/13029201132154010987/)一文中提到了一些关于此问题进展。

与传统磁盘相比，SSD固态盘提供了非常好的随机读性能，单盘可达35000IOPS (4KB)甚至更高，并提供512MB/s或以上的读出带宽。但通常SSD盘的随机写性能甚至比一般磁盘更差，这是因为，尽管SSD的读和写都以4KB页(page)为单位，但SSD写入前需要先擦除已有内容，而擦除以块(block)为单位，一个块(block)通常是128个连续的页(page)，即512KB。假如写入的页(page)内有内容，即使是写入一个字节，SSD也需要把整个128页(512KB)内容先读到内存，与要写入的内容融合，擦除这128页所在的块(block)，然后再重新写入整个512KB数据，这就是SSD盘的写入放到效应。

(图片来自于“SSD的写入放大 - Write amplification”，

http://iqalantam.blog.163.com/blog/static/5393552201121481111304/)

假设每次随机写入1KB，即便SSD能够提供1K次/秒的随机写入能力，根据上面的分析，对应的写入放大将把SSD的512MB/s的读出带宽全部消耗掉，也就是说，这种情况下，SSD已经无法提供读服务。因此，在传统关系数据库中，普通SSD难以获得令人满意的性能。

淘宝海量数据库OceanBase采用与经典关系数据库不同的设计：OceanBase既实现了增删改在内的跨行跨表写事务，又完全摒弃了随机写，除了操作日志(commit log)总是顺序追加写入到普通SAS盘上，剩下的写请求就是对响应时间要求不是很高的批量顺序写，SSD盘完全可以轻松应对，而许多响应查询请求的随机读，更可以充分发挥SSD良好的随机读性能。

从测试结果来看，OceanBase在一台装有多块SSD盘的服务器上获得了数万QPS的查询性能(大约是所有SSD盘的聚合QPS的40%左右，因此还有提升空间)，这使得一台装备SSD盘的服务器可以提供5-10台同样配置但装备15000RPM SAS盘的服务器。尽管SSD盘大约是同样容量的SAS盘价格的3~4倍，在OceanBase数据库环境下，由于机器数量的大幅度减少，不仅机器采购成本降低了，机架、网络带宽等运维费用更是大幅度降低，总体成本也降低很多。

此外，由于SSD盘的功耗(约0.06W-3.5W)明显低于SAS盘(12W-15W，3.5”)，因此能源消耗的降低更多。