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1、Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-1Altibase主存数据库产品介绍主存数据库产品介绍 Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-2一、主存数据库技术简介一、主存数据库技术简介 二、二、Altibase 主存数据库特色主存数据库特色目目 录录Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-3一、主存数据库技术简介一、主存数据库技术简介IT市场的需求市场的需求主存数据库概念主存数据库概念技术发展历程技术发展历程主存数据库和磁盘数据库的比较主存数据库和磁盘数据库的比较主存数据库应用
2、的必要性和可行性主存数据库应用的必要性和可行性应用领域应用领域Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-4主存数据库概念 主存数据库(MMDB:Main Memory Database)是将所有数据存于物理内存，因此能够不需要访问磁盘直接访问数据，从而获得极高的存取速度和极强的并发访问能力的数据库系统。主存数据库与传统的基于磁盘的数据库系统（DRDB,Disk-Resident Database）的重大区别在于数据的存储介质和针对物理内存而特别设计的数据储存结构的存取机制，一般存取速度的增加在10至1000倍左右。主存数据库定义主存数据库定义主主存数据库和
3、磁盘数据库的区别存数据库和磁盘数据库的区别Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-5主存数据库技术发展历程雏形期雏形期Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-6主存数据库技术发展历程n1984年，年，D J DeWitt等人发表了主存数据库系统的实现技术一文。等人发表了主存数据库系统的实现技术一文。n第一次提出了第一次提出了Main Memory Database（主存数据库）的概念主存数据库）的概念 n预言当时异常昂贵的计算机主存价格一定会下降，用户有可能将大容量的数据库预言当时异常昂贵的计算机主存价格一定会下降
4、，用户有可能将大容量的数据库全部保存在主存中全部保存在主存中 n提出了提出了AVL树、哈希算法、主存数据库恢复机制等主存数据库技术的关键理论，树、哈希算法、主存数据库恢复机制等主存数据库技术的关键理论，为主存数据库的发展指出了明确的方向为主存数据库的发展指出了明确的方向 n1984年，年，D J DeWitt等人提出使用非易逝内存或预提交和成组提交技术作为主存数据库等人提出使用非易逝内存或预提交和成组提交技术作为主存数据库的提交处理方案，使用指针实现主存数据库的存取访问。的提交处理方案，使用指针实现主存数据库的存取访问。n1985年，年，IBM推出了推出了IBM 370上运行的上运行的OBE主
5、存数据库主存数据库 n1986年，年，RB Hagman提出了使用检查点技术实现主存数据库的恢复机制。威斯康星大提出了使用检查点技术实现主存数据库的恢复机制。威斯康星大学提出了按区双向锁定模式解决主存数据库中的并发控制问题。并设计出学提出了按区双向锁定模式解决主存数据库中的并发控制问题。并设计出MM-DBMS主存数据库。贝尔实验室推出了主存数据库。贝尔实验室推出了DALI主存数据库模型。主存数据库模型。n1987年，年，ACM SIGMOD会议中提出了以堆文件（会议中提出了以堆文件（HEAP FILE）作为主存数据库的数作为主存数据库的数据存储结构。据存储结构。Southern Methodi
6、st大学设计出大学设计出MARS主存数据库模型。主存数据库模型。n1988年普林斯顿大学设计出年普林斯顿大学设计出TPK主存数据库。主存数据库。n1990年普林斯顿大学又设计出年普林斯顿大学又设计出System M主存数据库。主存数据库。技术理论成熟期技术理论成熟期Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-7主存数据库技术发展历程n随着互联网的发展，越来越多的网络应用系统需要能够支持大用户量并发访问、随着互联网的发展，越来越多的网络应用系统需要能够支持大用户量并发访问、高响应速度的的数据库系统，主存数据库市场成熟高响应速度的的数据库系统，主存数据库市场成熟
7、 n半导体技术快速发展，半导体内存大规模生产，动态随机存取存储器（半导体技术快速发展，半导体内存大规模生产，动态随机存取存储器（DRAM）的容量越来越大，而价格越来越低，这无疑为计算机内存的不断扩大提供了硬件的容量越来越大，而价格越来越低，这无疑为计算机内存的不断扩大提供了硬件基础，使得主存数据库的技术可行性逐步成熟基础，使得主存数据库的技术可行性逐步成熟 n1994年美国年美国OSE公司推出了第一个商业化的，开始实际应用的主存数据库产品公司推出了第一个商业化的，开始实际应用的主存数据库产品 Polyhedra n1998年德国年德国SoftwareAG推出了推出了Tamino Databas
8、e。n1999年日本年日本UBIT会社开发出会社开发出XDB主存数据库产品。韩国主存数据库产品。韩国Altibase推出推出Altibase n2000年奥地利的年奥地利的QuiLogic公司推出了公司推出了SQL-IMDB n2001年美国年美国McObject推出推出eXtremeDB。加拿大加拿大Empress公司推出公司推出EmpressDB 产品发展期和市场成长期产品发展期和市场成长期Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-8主存数据库技术发展历程几种主存技术应用的比较几种主存技术应用的比较第一代第一代:用户定制的主存数据库用户定制的主存数据库
9、 通过应用程序来管理内存和数据.(主要目的:提高性能)不支持SQL语句,不提供本地存储,没有数据库恢复技术 性能好但很难维护和在别的应用中不能使用。应用在实时领域比如工厂自动化生产。第二代第二代:简单功能的主存数据库简单功能的主存数据库 能够快速处理简单的查询 支持部分的 SQL语句和简单的恢复技术 主要目的是能够快速处理大量事务 针对简单事务处理领域,尤其是交换机,移动通信等第三代第三代:通用的主存数据库通用的主存数据库 针对传统的商业关系型数据库领域，能够提供更高的性能、通用性以及稳定性.提供不同的接口来处理复杂的SQL语句和满足不同的应用领域 可以应用在计费、电子商务、在线安全领域，几乎
10、包括磁盘数据库的所有应用领域Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-9主存数据库和磁盘数据库的比较数据存储数据存储 1、在磁盘上存储数据库在磁盘上存储数据库查询算法查询算法 2、使用使用B-Tree算法进行查询算法进行查询 查询优化查询优化 3、需要复杂的查询优化需要复杂的查询优化 （减少磁盘（减少磁盘I/O瓶颈）瓶颈）写入速度写入速度 4、写入数据速度一般写入数据速度一般磁盘数据磁盘数据库库主存数据库主存数据库数据存储数据存储 1、在内存中存储数据库在内存中存储数据库查询算法查询算法 2、使用使用T-Tree算法进行查询算法进行查询查询优化查询优化 3
11、、简单的查询优化简单的查询优化 （不存在磁盘（不存在磁盘I/O瓶颈）瓶颈）写入速度写入速度 4、写入数据比磁盘数据库快写入数据比磁盘数据库快 10至至1000倍以上倍以上Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-10主存数据库应用的必要性高速聚集的海量信息高速聚集的海量信息快速增长的用户群快速增长的用户群互联网的快速发展互联网的快速发展需要新型数据库管理系统需要新型数据库管理系统 主存数据库管理系统主存数据库管理系统极高的数据存取速度极高的数据存取速度极强的并发访问能力极强的并发访问能力满足大量并发访问满足大量并发访问快速处理海量信息快速处理海量信息磁盘数
12、据库管理系统磁盘数据库管理系统数据库系统处理能力不足数据库系统处理能力不足 信息服务遇到信息服务遇到瓶颈瓶颈 信息管理系统信息管理系统技术要求技术要求Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-11主存数据库主存数据库应用的可行性应用的可行性v 半导体内存大规模生产，动态随机存取存储器（DRAM）的容量越来越大，而价格越来越低，这无疑为计算机内存的不断扩大提供了硬件基础，使得主存数据库的经济可行性逐步成熟。经济可行性技术可行性v 64bit 芯片的普及。系统最大寻址空间决定了数据库容量。主存:32 bit=最大 4GB 寻址空间 64 bit=几乎无限的寻址
13、空间v 高稳定性操作系统出现UNIX等操作系统发展到近年来已经非常稳定，可以承受的住几个月，甚至一年的不停的运转。这样的可靠性能大大减少了数据库系统的风险。Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-12主存数据库应用模式-嵌入式系统模式航空航天系统大型IP路由系统电信通信交换系统主存数据库APIAPI 卫星通讯系统实时嵌入式操作系统APIAPIAPIAPI嵌入式系统嵌入式系统智能交通控制系统Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-13主存数据库应用模式混合模式磁盘数据库服务器磁盘数据库服务器(Oracle,Infor
14、mix,Sybase,DB2,)(Oracle,Informix,Sybase,DB2,)冷数据区冷数据区存储历史数据等存储历史数据等冷数据冷数据(80%)(80%)热数据热数据(20%)(20%)主存数据库和磁盘数据库混合使用成为主存数据库和磁盘数据库混合使用成为可以承担高速事务处理的关系型数据库可以承担高速事务处理的关系型数据库大型应用系统中，大型应用系统中，大型应用系统中，大型应用系统中，80%80%80%80%的访问是的访问是的访问是的访问是针对针对针对针对DBMSDBMSDBMSDBMS中中中中20%20%20%20%的数据进行的的数据进行的的数据进行的的数据进行的热数据区热数据区存
15、储实时数据等存储实时数据等主存数据库服务器主存数据库服务器主存数据库服务器主存数据库服务器管理机制管理机制Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-14主存数据库应用领域混合模式应用v电子商务领域 电子商务网络运营商,实时行情显示、网上银行、网上证券交易系统、航空订票 系统、国际贸易互联网谈判交易系统等大型的电子商务平台.v 通信领域 通信计费营帐系统，预付费业务，前台营业处理、实时网络管理系统、CTI技术、WAP服务器、智能网络服务、增值服务系统.v 多样化的网络终端服务系统 为便携电脑、手机、携带终端、游戏机、网络电视等网络终端提供互联网服务 v 实时
16、系统领域 控制系统与自动化工程、电信通信、网络通信、航空航天、雷达信号处理、智能交通管理、实时GIS系统、铁道工程、POS销售终端、医疗仪器、车载信息系统、瘦客户机等 嵌入式系统模式应用Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-15数据网管数据网管数据网管数据网管传输网管传输网管传输网管传输网管话务网管话务网管话务网管话务网管ossoss门户认证门户认证BSS财务分析财务分析经营分析经营分析市场分析市场分析CRMMSSWeb Log Web Log EditorEditorWebWeb LogsWeb Logs主存数据库主存数据库主存数据库主存数据库主存数
17、据库电信应用领域Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-16二、二、Altibase 主存数据库产品介绍主存数据库产品介绍Altibase 主存数据库主存数据库Altibase DBMS服务器特色服务器特色Altibase 与商用磁盘数据库比较与商用磁盘数据库比较Altibase DBMS复制功能复制功能Altibase DBMS产品构成产品构成Altibase 应用领域应用领域Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-17Altibase 主存数据库Copyright2005,南开创元Introduction to
18、 主存数据库-18问题Altibase的增强vv 1010倍之上的性能提高倍之上的性能提高倍之上的性能提高倍之上的性能提高vv 强健的稳定性和可维护性强健的稳定性和可维护性强健的稳定性和可维护性强健的稳定性和可维护性vv 对于实时处理系统没有额外的负对于实时处理系统没有额外的负对于实时处理系统没有额外的负对于实时处理系统没有额外的负 担担担担vv 通过复制技术实现容错服务通过复制技术实现容错服务通过复制技术实现容错服务通过复制技术实现容错服务vv 使用工业化的标准（使用工业化的标准（使用工业化的标准（使用工业化的标准（ANSI SQLANSI SQL）使开发更容易使开发更容易使开发更容易使开发
19、更容易vv 灵活的架构来反映用户不同的灵活的架构来反映用户不同的灵活的架构来反映用户不同的灵活的架构来反映用户不同的 需求需求需求需求v 磁盘磁盘DBMSDBMS的局限的局限 性能上的不满意性能上的不满意 对整个系统过重的负担对整个系统过重的负担v 由于应用的局限性造成的不通用由于应用的局限性造成的不通用v 开发以及维护非常困难开发以及维护非常困难v 系统可用性、灵活性和效率方面的降低系统可用性、灵活性和效率方面的降低磁盘 DBMS用户定制用户定制实时系统领域实时系统实时系统实时系统实时系统Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-19Altibase 主
20、存数据库的物理结构Server Threads Table ATable CMemory DB Datafiles Log filesLoganchorAltibase Database Datafile 1v 检查点操作：同步内存和磁盘数据文件中的数据v Loganchor：储存磁盘数据文件和日志文件的相关信息v 磁盘数据文件，Loganchor和日志文件保障了在事务失败/系统故障/媒体故障时可对数据库 进行完全恢复 Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-20v Altibase 数据库内存领域数据库内存领域:32K(217)Page的集合的集合Da
21、ta PageData PageCatalog PageCatalog PageLocal(Process)or Shared Memory 数据库系统信息的储存位置数据库系统信息的储存位置数据库系统信息的储存位置数据库系统信息的储存位置 储存数据库产生的详细信息储存数据库产生的详细信息储存数据库产生的详细信息储存数据库产生的详细信息 储存除自己之外数据页列表及使用信息储存除自己之外数据页列表及使用信息储存除自己之外数据页列表及使用信息储存除自己之外数据页列表及使用信息 启动及停止时数据库全面检查及维护变更信息启动及停止时数据库全面检查及维护变更信息启动及停止时数据库全面检查及维护变更信息启动
22、及停止时数据库全面检查及维护变更信息 储存实数据的储存位置储存实数据的储存位置储存实数据的储存位置储存实数据的储存位置 由由由由Page Header Page Header 和和和和 Page BodyPage Body构成构成构成构成 Page Header:Page Header:维护相互之间列表的连接信息和类型维护相互之间列表的连接信息和类型维护相互之间列表的连接信息和类型维护相互之间列表的连接信息和类型,以自身页码构成以自身页码构成以自身页码构成以自身页码构成 Page Body :Page Body :为了储存实数据分割成多个为了储存实数据分割成多个为了储存实数据分割成多个为了储存
23、实数据分割成多个slotslot Slot :Slot :储存实数据的最终储存位置储存实数据的最终储存位置储存实数据的最终储存位置储存实数据的最终储存位置 v Altibase 主存数据库最大容量主存数据库最大容量 32 Bit O/S:可扩展到可扩展到 217 Page 64 Bit O/S:可扩展到可扩展到 249 PageLocal or Shared Memory 均能自动扩展均能自动扩展Altibase 主存数据库内存结构Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-21Altibase DBMS 产品构架Altibase Product Archi
24、tectureData ReplicationClient&Server Applications/ToolsReal-Time Application PgmsPhysical Memory 简洁的内存索引简洁的内存索引 直接的数据地址管理直接的数据地址管理 内存最佳数据结构内存最佳数据结构 内存最佳算法内存最佳算法Unlimited Database Size with 64bitDisk StructuresCatalog PageCatalog PageData PageProcess or Shared MemoryAltibase(Tables and Indices)IPC|UN
25、IX DOMAIN|TCP/IPE/SQL|CLI|ODBC|JDBCDatafilesLoganchorLogfilesCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-22Hot TablesHot Tables(100%)(100%)Small sized DBSmall sized DBAltibase DBMS Altibase DBMS App.App.单独使用Altibase将全部数据和管理驻留在内存中将全部数据和管理驻留在内存中.Altibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerAltibase DBMS Server
26、Altibase DBMS Serverv 针对需要高速处理的应用领域 CTI or HLR 实时处理系统 自动化处理、智能交通独立独立独立独立AltibaseAltibaseAltibaseAltibase DBMS Server DBMS Server DBMS Server DBMS ServerCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-23Cold TablesCold Tables(80%)(80%)HotHot Tables Tables(20%)(20%)Disk DBMSDisk DBMS(Oracle,Informix,Sybase,DB
27、2,)(Oracle,Informix,Sybase,DB2,)Altibase DBMS Altibase DBMS App.App.Disk DBMS App.Disk DBMS App.如何与磁盘数据库联用Altibase DBMS Altibase DBMS App.App.Disk DBMS App.Disk DBMS App.Hot Tables,Hot Tables,Gathering Real-time Data,Gathering Real-time Data,Shared Tables,etcShared Tables,etcStoring Cold Tables,Stor
28、ing Cold Tables,History Data,etcHistory Data,etcAltibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerAltibase DBMS ServerCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-24Reference Site(V)Altibase 适用方案v 选择时间消耗较大的的已有应用程序，转换成 Altibase 的应用程序v 为了优化内存大小，把 应用程序使用的数据从
29、 Oracle 提取，载入到 Altibasev 根据需要把在 Altibase 变更的数据反映到 Oraclev 数据提取,载入,应用程序执行等一系列 DB工作过程自动化处理DataDataDataDataMigrationMigrationMigrationMigrationDisk Based RDBMSMigrationImportPerformance-hungry APs Altibase ExportDisk Based RDBMSSyncSyncHot Transaction App.Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-25Refer
30、ence Site(V)Altibase 适用方案(注意事项)v 为了使用为了使用 Altibase，首先要进行首先要进行data sizing，必须确保内存可以容纳所有的数据和应用程序运行开销必须确保内存可以容纳所有的数据和应用程序运行开销。AltibaseOracleData SizingTable Sizingrecord 条数*(data长度+24 byte)24 Byte:记录 Versioning 情况 Record Header 的长度基本 Data size+PCTFREE(default:10%)+PCTUSED(default:40%)vSizing 后一般情况下 Alti
31、base 比 Oracle 更少 Index Sizing因为使用 T-tree，只储存数据存在的记录的指针，所以只需很少的空间 同时拥有 Value 和 Rowid的B*+Tree，所以需要很多空间 CPU v 运用 Application Busy 决定Applicationv Altibase 和 Oracle Pro*C Program 时句型几乎一样，所以只做一点的修改就能使用 Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-26ClientServerLockManagerRecoveryManagerTransactionManagerMemory
32、ManagerCheckpointManagerLogManagerIndexManagerDictionaryManagerSQLParserOptimizerSQLExecutorStoredProcedureExtendedModuleManagerReplicationManagerSessionManagerAltibase DBMS 组成部分Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-27Altibase DBMS 服务器特色Altibase DBMS Server Feature综合了主存数据库领域目前已知的最先进的技术综合了主存数据库领域目前
33、已知的最先进的技术.存储管理存储管理v 用用MVCC(Multi Version Concurrency Control)MVCC(Multi Version Concurrency Control)实现并发控制实现并发控制 使事务之间的冲突最小化.记录的读/写操作中不使用Lock和Latch v 实现死锁检测实现死锁检测v 保存点保存点 (Implicit,Explicit)(Implicit,Explicit)v Fuzzy&Ping-pong Fuzzy&Ping-pong检查点检查点v 支持动态、共享内存数据库结构支持动态、共享内存数据库结构 数据库在运行时可以自动扩展v 支持支持T-
34、Tree,T-Tree,部分部分B+-Tree,R-TreeB+-Tree,R-Treev 为了系统的多样性，在内存中或者磁盘上支持多种数据文件的格式为了系统的多样性，在内存中或者磁盘上支持多种数据文件的格式 数据文件和日志文件可以在不同的目录 数据文件可以由多个文件组成Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-28支持完整的支持完整的SQL92标准标准.查询处理查询处理Altibase DBMS 服务器特色多种内建函数多种内建函数v 基于基于WAL(Write Ahead Logging)WAL(Write Ahead Logging)的日志的日志 v
35、检查点检查点 脏页写到磁盘上.调整日志信息.(自动删除日志存档).管理当前处理的事务的信息.v 在线备份在线备份v 恢复的范围恢复的范围 :事务失败事务失败 /系统故障系统故障 /媒体故障媒体故障日志日志&恢复恢复聚合，数字，字符，日期，转换，其它（聚合，数字，字符，日期，转换，其它（Decode等）等）v 嵌套查询没有限制嵌套查询没有限制v 表表join没有限制没有限制v 用用Hint调节查询调节查询v 执行计划执行计划v 扩展扩展DDLv 查询优化查询优化(CBO&RBO)增强增强v 支持复杂查询支持复杂查询v 支持分等级查询支持分等级查询Copyright2005,南开创元Introdu
36、ction to 主存数据库-29应用开发环境应用开发环境v 提供标准提供标准CLI,ODBC,JDBC.CLI,ODBC,JDBC.v 提供提供Embedded SQL(Embedded SQL(预编译程序预编译程序)类似于 Oracle Pro*C/C+原来使用原来使用OracleOracle的的开发者很容易适应，可以降低开发开发者很容易适应，可以降低开发和维护成本，减少开发周期和维护成本，减少开发周期.支持多线程客户端v 支持存储过程支持存储过程v 支持本地存储过程支持本地存储过程(Native Stored Procedure)Native Stored Procedure)(嵌入式架
37、构的替代功能嵌入式架构的替代功能)v 支持支持XAXA接口接口,负载平衡负载平衡v R-Tree(R-Tree(OpenGISOpenGIS 标准标准)v 提供各种工具提供各种工具 Sql 交互工具,dbadmin,audit,shmutil,等等.Altibase DBMS 服务器特色Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-30Altibase vs.Disk DBMSv Memory Copy Overhead 硬盘 RDBMS 的 application 不能直接访问数据库内存缓存中的特定记录，所以把记录拷贝到内存进行操作。但 Altibase 的
38、所有的数据都存在于内存，所以直接访问特定记录。v Buffer Management Overhead 硬盘 RDBMS 把数据读到内存缓存中使用时,需要内存缓存往硬盘写 old pages 和变更数据状态的工作。DBMS“Engine”Run-Time DatabaseAltibaseMemory Copy Overhead Search Translation Overhead Buffer Mgmt Overhead Excess Features OverheadAltibase Main Memory RDBMSDisk based RDBMSCatalog PageCatalog
39、PageData PageDisk-OptimizedRDBMS EngineApplication ProgramsProcess or Shared MemoryCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-31Altibase vs.Disk DBMSCPUPhysical MemoryDatabaseTablesIndicesBackup DBDatafile 1Logfile nDBSLOGSCPUPhysical MemoryBufferDatabaseDatafilesControlfilesRedofiles访问内存最佳的索引结构访问内存最佳的
40、索引结构(使用使用 T-Tree)数据查询算法本身就很简单数据查询算法本身就很简单 (减少减少 CPU Time 占有率占有率)减少系统的负荷减少系统的负荷数据数据 caching 没有没有多余的数据拷贝多余的数据拷贝(Disk I/O)，减少了减少了系统负荷，系统负荷，Recovery 时只发生时只发生必需的，最少必需的，最少I/OSystem tablespaceUser tablespaceTable tablespaceIndex tablespaceRollback tablespaceTemporary tablespaceLogLogfile1Log anchorCopyrigh
41、t2005,南开创元Introduction to 主存数据库-32Altibase vs.Disk DBMS（内存管理）vv 硬盘硬盘 DBMS 的查询最佳算法的基本在于减少硬盘 I/O 次数vv 硬盘硬盘 DBMS 不能排除数据存在于硬盘的假设，所以使用了假设数据存在于硬盘的 最坏(worst case)情况的算法 v Altibase 的所有数据都存在于主存中，所以不需要考虑数据存在于硬盘的最坏情况，只需使用 最佳的算法访问数据 假设数据存在于磁盘假设数据存在于磁盘复杂的查询算法复杂的查询算法增加增加CPU Time 数据常驻主存数据常驻主存 简单的查询算法简单的查询算法减少减少CPU
42、Time Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-33Altibase vs.Disk DBMS（索引算法）B-tree Index T-tree Index 无需把逻辑地址变换成物理地址 (直接指向相当于入口的纪录的内存地址)逻辑地址变换成物理地址的工作 (包含的数据页相当于入口的记录)T-tree entryT-tree nodememory data blockB-tree EntryKey-value RIDB-tree NodeData pageSlotCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-34Alti
43、base vs.Disk DBMSv 索引日志索引日志 Altibase一般不做对索引的日志一般不做对索引的日志，所以日志的量很少所以日志的量很少.v 检查点算法检查点算法 表面看起来只把脏页存储到磁盘备份数据区，其实为了对在线事务处理施表面看起来只把脏页存储到磁盘备份数据区，其实为了对在线事务处理施 加最小的影响，使用了加最小的影响，使用了Ping-pong&模糊检查点方法模糊检查点方法.v 因为所有数据都在内存中，所以读取数据时没有相关索引的因为所有数据都在内存中，所以读取数据时没有相关索引的 I/O，提高了更新和删除操作的速度提高了更新和删除操作的速度.Copyright2005,南开创
44、元Introduction to 主存数据库-35Altibase vs.Disk DBMS（不间断服务构成方法）AltibaseDisk Based DBMS构成方法构成方法Replication(利用 Network)RAC(Disk Clustering)体现难度体现难度简单复杂性能低下程度性能低下程度比 Standalone server 10%不到比 Standalone server30 40%费用费用低(无需另外费用)高(Disk Clustering H/W 费用+Clustering S/W费用+RAC S/W费用)特点特点Table 单位数据库全部系统扩展性系统扩展性容易(
45、N-way)困难优缺点优缺点容易体现多样的系统构成及 DR(灾难恢复)系统.设计系统时,要考虑数据冲突(提供相应策略)出现 Cluster 的硬盘故障时没有应付方法,受到地域的限制.RAC(OPS)Disk ClusteringReplicationDiskDiskCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-36Altibase vs.Disk DBMS（总结）产品区分产品区分Altibase DBMSDisk Based DBMS系统系统数据模型数据模型关系型关系型结构结构Client/ServerClient/Server服务器结构服务器结构Multi-
46、ThreadProcess索引结构索引结构使用了内存最佳访问算法T-Tree使用B*Tree 处理同量事处理同量事务时系统性务时系统性能能CPU 使用率使用率使用简单的查询算法CPU 使用量最小化使用复杂的查询算法 CPU 使用率高DISK I/O只在 Recovery 时发生最低限度的 I/O,Insert,Update,Delete 时不发生直接的Disk I/O Insert,Update,Delete 时发生直接的 Disk I/O,数据 caching(Select)时进行数据拷贝发生不必要的 I/O事务处理性事务处理性能能(OLTP)比较比较INSERT5,740350UPDATE
47、5,898323SELECT6,5002,530DELETE5,502340不间断服务不间断服务体现方式体现方式利用 Network 的复制方法无需添加 H/W，可以容易的体现RAC(OPS)结构时,必须进行 DISK Clustering，体现起来比较复杂性能性能组成服务器的性能下降不到 10%组成服务器的性能下降 3040%费用费用无需另外费用需另行购买 RAC(OPS),还有对硬件的 Disk Clustering 及 Clustering S/W 费用缺点缺点设计系统时,要考虑数据冲突被 Cluster 的硬盘故障时没有应付方法服务扩展性服务扩展性体现方式体现方式利用 N-Way 复制
48、在服务增加时容易扩展服务增加时,可能要更换服务器 H/WCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-37测试部门测试部门Taiwan Chunghwa Telecom 测试结果v Telecommunication Laboratories BU8 PS Team测试实验室环境测试实验室环境 v SUN E4500,2GB main memory,2CPUs,SUN OS 5.8.v Access 100,000 records which include Number and Char type.测试实验室结果测试实验室结果测试项目Disk Based D
49、BMSAltibase3 MMDBInsert 100,000 records took100 seconds1,000 tps7 seconds14,286 tps Update 100,000 records took115 seconds870 tps 5 seconds20,000 tpsDelete 100,000 records took 123 seconds813 tps 3 seconds33,333 tpsTruncate Table took2 seconds1 secondCopyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-38Altibas
50、e 与商用磁盘数据库性能比较Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-39性能比较简单查询性能测试数据量TPSTPC-B测试结果：测试结果：Altibase处理能力比磁盘数据库快处理能力比磁盘数据库快10倍以上倍以上Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-40数据量TPSTPC-B测试结果：使用测试结果：使用NSP使得使得Altibase的处理能力有进一步的提升（的处理能力有进一步的提升（2.5倍）倍）性能比较简单查询性能测试(NSP)Copyright2005,南开创元Introduction to 主存数据库-4