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基于英特尔® 傲腾? 长期内存200系列的Oracle计划实践
英特尔® 傲腾? 长期内存是一款革命性的长期内存产品，补齐了DRAM与磁盘之间的需求缺口，重构内存/存储条理架构，集大容量、经济性和长期性于一身，资助用户优化数据中心基础设施，知足大数据剖析、数据库、云与虚拟化、漫衍式存储等多种应用场景需求。为了资助用户通过傲腾长期内存来实现应用立异优化，助力企业营业系统实现性能突破，豪运国际宣布了基于英特尔® 傲腾? 长期内存的多种场景计划，本计划是基于英特尔® 傲腾? 长期内存200系列的Oracle应用计划。
Oracle数据库是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统，是现在天下上使用最为普遍的数据库管理系统，系统可移植性好、使用利便、功效强，适用于种种大、中、小微机情形。它是一种高效率的、可靠性好的、顺应高吞吐量的数据库计划。Oracle数据库支持OLTP和OLAP两大数据处置惩罚。OLTP是古板的关系型数据库的主要应用，主要是基本的、一样平常的事务处置惩罚，例如银行生意、飞机订票、股票生意等。OLAP是数据客栈系统的主要应用，支持重大的剖析操作，着重决议支持，并且提供直观易懂的盘问效果。Oracle数据库最新恒久公共版本为Oracle Database 19c。
Online Redo Log的维护和性能是影响Oracle事情的一个主要方面。Oralce Online Redo Log是数据库为了包管已提交的事务不会丧失而建设的一种机制，能在数据库crash时，恢复数据，包管数据不丧失。在数据库操作中，只要有任何的数据块转变，都会天生响应的redo entry。
In-Memory特征是自Oracle 12c版本最先引入的重大新特征之一，实质上是一种内存盘算手艺，它在内存中开发了一个空间，凭证列的方法存储一份数据副本。用户可以从内存中快速地会见并对这些列式缓存数据举行盘算，从而提升数据库盘问和剖析的性能。整体而言关于OLAP系统，In-Memory关于数据集市和盘问展现层都可以带来显着的性能提升。In-Memory使用的自力内存区域，且空间需求较大，因而为享有该特征性能提升，增添内存纵向扩展成为要害。
本计划先容基于英特尔®傲腾?长期内存手艺在Oracle OLTP与OLAP场景下的最佳实践。
英特尔®傲腾?长期内存立异性解决计划新增内存扩展方法专为突破服务器内存容量限制而优化，补齐了DRAM内存与磁盘之间的需求缺口，打造高性能、大容量的长期内存层，有助于越发高效地挖掘数据的潜在价值。
图1：英特尔® 傲腾? 长期内存存储层
英特尔®傲腾?长期内存新一代产品200系列(Barlow Pass，即BPS)基于第三代英特尔®至强®可扩展处置惩罚器优化，容量有128GB、256GB和512GB三种。相关于上一代100系列产品，Ice Lake平台单颗CPU容量最大支持到4TB，内存频率提升至3200MT/Sec，单通道平均性能提升25%。
英特尔®傲腾?长期内存200系列具有两种事情模式：内存模式（MM）和App Direct 模式（AD）。
内存模式，CPU内存控制器将所有英特尔®傲腾?长期内存200系列视为易失性系统内存（无数据长期性），以更低的本钱提供更大的内存容量，无需更改应用，并且性能靠近 DRAM。
App Direct模式，能够实现较大内存容量和数据长期性，支持长期内存编程，软件和应用能够直接与英特尔®傲腾?长期内存通讯，降低了客栈的重大性，并充分使用缓存一致性的字节可寻址特征，将长期内存的使用扩展到外地节点之外；App Direct模式提供一致的低延迟，同时支持更大的数据集。
图2：英特尔®傲腾?长期内存事情模式
场景一：OLTP
在OLTP场景下，使用英特尔®傲腾?长期内存200系列（AppDirect Mode）作为Oracle Redo Log存放介质（Storage over AD），使用PMem 低Latency和高Throughout特征，能够提升Oracle在TPC-C测试模子中的TPM（Transaction Per Minute）性能值，及降低其事务响应延迟。通用测试工具HammerDB举行测试，使用HammerDB提供的TPC-C测试模子来评估OLTP应用场景性能。
AD Mode测试设置（表1）
BPS |
SSD |
|
CPU |
Intel(R) Xeon(R) Gold 6348 CPU @ 2.60GHz 28C |
|
Mem |
16*32GB 3200 MT/s |
|
Redo Disk |
2*128G BPS(SoAD,2 regions,128G/region) |
2*480GB SSD(S4510,RAID1) |
Data Disk |
6*960G SSD(RAID5) |
|
表1：SSD vs BPS设置比照表
图3：计划插法比照图
TPC-C性能效果
测试效果TPM性能如图4：
图4：SSD vs BPS性能比照图
测试CPU消耗监控如图5：
图5：SSD vs BPS消耗CPU比照图
在该OLTP测试中，性能瓶颈主要在于磁盘I/O。SoAD模式下，SSD、PMem划分作为redo盘的测试比照中，TPM性能BPS计划平均是SSD的2.2倍；CPU使用方面BPS计划平均是SSD 2.65倍，性能提升与CPU使用增添基本一致。
响应时间
SSD和PMem划分作为Redo Log存放介质时，统计TPC-C测试模子中NewOrder事务响应时间如图6。
注：P50为50%事务的平均响应时间，P95为95%事务的平均响应时间，P99为99%事务的平均响应时间，响应时间单位ms。
图6：SSD vs BPS事务响应时间比照图
使用PMem和SSD划分作为Oralce 19c Redo Log，通过HammerDB测试差别并发数统计NewOrder的50%、95%、99%事务的平均响应时间，BPS响应时间要显著优于SSD。
场景二：OLAP
Oracle在OLAP场景下，数据客栈数据量都相对较大，启用In-Memory功效特征，能够有用的提升盘问性能。英特尔®傲腾?长期内存200系列能够使两路平台单颗CPU支持多达4TB的内存容量，数据客栈数据量较大时，使用英特尔®傲腾?长期内存200系列（Memory Mode）能够为Oracle数据库服务器提供更大的内存容量，更高的性价比。通用测试工具HammerDB举行测试，使用HammerDB提供TPC-H测试模子来评估OLAP应用场景性能，测试Vuser 1情形下22条SQL盘问执行时间。
Memory Mode计划测试设置（表2）
DRAM |
BPS84 |
BPS44 |
|
CPU |
Intel(R) Xeon(R) Gold 6348 CPU @ 2.60GHz |
||
Mem |
32*32GB DDR4 |
16*16GB DDR4 |
8*16GB DDR4 |
BPS |
- |
8*128GB |
|
Redo Disk |
2*480GB SSD RAID1 |
||
Data Disk |
6*960GB SSD RAID5 |
||
图7：计划插法比照图
TPC-H性能效果
TPC-H盘问时间
TPC-H每项的5次测试平均用时效果如下：
说明：BPS84，每颗CPU设置8根DRAM+4根BPS；BPS44，每颗CPU设置4根DRAM+4根BPS。
图8：DRAM vs BPS盘问时间比照图
●开启Oracle 19C的in-Memory功效能够大幅缩短盘问用时，1TB内存设置计划： DRAM、BPS44、BPS84平均性能提升约2.9、3.2、3.4倍。
●非in-Memory下，BPS44和BPS84性能划分是DRAM的71.3%和79%。
●in-Memory下，BPS44和BPS84性能划分是DRAM的90.8%和92.2%。
在OLTP场景下，英特尔® 傲腾? 长期内存替换SSD存放Oracle 19c Redo Log，大幅缓解I/O压力，释放算力，减小事务响应时间，提升数据库性能。
在OLAP场景下，英特尔® 傲腾? 长期内存扩展计划知足Oracle性能需求，体现优异的稳固性和性能，其价值在于以更低的本钱提供更高的内存容量。
