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近年來，隨著國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的不斷成熟，以及在性能、可用性、穩(wěn)定性、易用性等方面的不斷突破， FusionDB 等國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫在電信和金融等行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。而伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與企業(yè)云化進(jìn)程的不斷加快，企業(yè)更加傾向于采用高性能的國產(chǎn)化數(shù)據(jù)庫服務(wù)以及數(shù)倉服務(wù)，來滿足海量、實(shí)時(shí)、在線的數(shù)據(jù)處理需求。

“數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的加快驅(qū)動(dòng)著數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，用戶對于數(shù)據(jù)庫的性能有著越來越高的要求。通過在第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器上采用英特爾? Open Analytic Toolkit、英特爾? QAT等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，我們增強(qiáng)了 FusionDB 在數(shù)據(jù)庫索引、物理備份等場景下的性能表現(xiàn)，這有利于用戶在高效應(yīng)對性能敏感型業(yè)務(wù)的同時(shí)，保護(hù)在數(shù)據(jù)庫方面的投資?！?/span>
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韓雨發(fā)

超聚變算力服務(wù)產(chǎn)品部部長

“超聚變數(shù)字技術(shù)有限公司（以下簡稱：超聚變）推出了基于第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的 FusionDB 數(shù)據(jù)庫解決方案。該方案釋放了第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器在加速數(shù)據(jù)處理方面的巨大潛力，并采用英特爾? Open Analytic Toolkit 和英特爾? QuickAssist（英特爾? QAT）等技術(shù)對 FusionDB 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了優(yōu)化，解決了數(shù)據(jù)庫面臨的多個(gè)性能瓶頸，打造了高性能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為用戶提供了流式、實(shí)時(shí)、離線、在線數(shù)據(jù)聚合等靈活的混合分析能力。

“部署高性能數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為組織釋放數(shù)據(jù)價(jià)值的重要方式，這依賴于軟硬件協(xié)同創(chuàng)新優(yōu)化。通過與超聚變合作，我們?yōu)榻鹑?、政?wù)、電子商務(wù)等行業(yè)用戶提供了卓越的高性能數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)，助力用戶釋放數(shù)據(jù)價(jià)值。我們也希望進(jìn)一步提升雙方的合作深度，加速基于第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的方案創(chuàng)新，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！?/span>

李亞東

英特爾中國政企及全球 OEM 解決方案事業(yè)部總經(jīng)理

第四代英特爾? 至強(qiáng)??可擴(kuò)展處理器與英特爾? 技術(shù)優(yōu)化性能
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為了進(jìn)一步增強(qiáng) FusionDB 數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)勢，超聚變與英特爾從硬件升級(jí)、軟件優(yōu)化等多方面進(jìn)行了合作。在硬件層面，超聚變選擇了搭載第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器作為基礎(chǔ)驗(yàn)證平臺(tái)。

第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器通過創(chuàng)新架構(gòu)增加了每個(gè)時(shí)鐘周期的指令，每個(gè)插槽多達(dá) 60 個(gè)核心，支持 8 通道 DDR5 內(nèi)存，有效提升了內(nèi)存帶寬與速度，并通過 PCIe 5.0（ 80 個(gè)通道）實(shí)現(xiàn)了更高的 PCIe 帶寬提升。第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器提供了出色性能和安全性，可根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行擴(kuò)展。借助內(nèi)置的加速器，用戶可以在 AI、分析、云和微服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、存儲(chǔ)等類型的工作負(fù)載中獲得優(yōu)化的性能。通過與強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器能夠幫助用戶構(gòu)建更加高效、安全的基礎(chǔ)設(shè)施。

第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器內(nèi)置了英特爾? In-Memory Analytics Accelerator（英特爾? IAA）、英特爾? 高級(jí)矩陣擴(kuò)展（英特爾? AMX）、英特爾? Data Streaming Accelerator（英特爾? DSA）、英特爾? QAT 等高級(jí)硬件能力，能夠加速 AI、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)加解密等場景下的處理能力，滿足用戶的多樣化算力需求。

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在該平臺(tái)的支持下，超聚變針對 FusionDB 數(shù)據(jù)庫在索引訪問、端到端備份中的緩存機(jī)制等方面的瓶頸，與英特爾協(xié)同開展了軟件優(yōu)化工作：

采用英特爾? Open Analytic Toolkit 優(yōu)化布隆索引訪問性能

Postgres 內(nèi)核默認(rèn)使用 B-Tree 索引。為了提升 FusionDB 數(shù)據(jù)庫的索引性能，超聚變首先使用布隆索引替代 B-Tree 索引，實(shí)現(xiàn)了一定的性能提升。為進(jìn)一步優(yōu)化布隆索引的訪問性能，超聚變通過英特爾? Open Analytic Toolkit 應(yīng)用了 AVX512 這一重要特性，以使用處理器的單指令多數(shù)據(jù) (SIMD) 指令對索引過程進(jìn)行矢量化，從而優(yōu)化性能。英特爾?高級(jí)矢量擴(kuò)展512（英特爾? AVX-512）是一套創(chuàng)新的指令集，提升了指令的吞吐能力，能夠更好地應(yīng)對龐大的數(shù)據(jù)量以及數(shù)據(jù)庫中高維數(shù)據(jù)所帶來的性能壓力。

在實(shí)際優(yōu)化過程中，超聚變利用英特爾? AVX-512 的矢量化方式，對 FusionDB 數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建索引和索引查詢的過程進(jìn)行加速。在創(chuàng)建索引的過程中重點(diǎn)解決了數(shù)據(jù)哈希矢量化問題，從而實(shí)現(xiàn)了并行生成每列數(shù)據(jù)的布隆位圖。在索引查詢過程中實(shí)現(xiàn)了多路并行的布隆位圖比較，并支持變長布隆位圖。

超聚變針對 FusionDB 數(shù)據(jù)庫索引執(zhí)行時(shí)間測試的數(shù)據(jù)如圖 2 所示，從數(shù)據(jù)可以看出，在啟用英特爾? AVX-512 之后，索引性能最高提升 1.67 倍。

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采用英特爾? QAT 提升物理備份性能，節(jié)約空間

物理備份是分布式數(shù)據(jù)庫的一個(gè)常用場景，為了提升備份效率，超聚變對于 FusionDB 數(shù)據(jù)庫備份緩存機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化，將備份緩存從 8kb 頁面調(diào)整為 64kb 頁面，從而降低了緩存的增量，提高了吞吐率，更有效地發(fā)揮資源性能，大幅提升了全量備份和增量備份等性能。

為了進(jìn)一步提升FusionDB數(shù)據(jù)庫備份效率，超聚變利用英特爾? QATzip 對于 FusionDB 數(shù)據(jù)庫 gs_probackup 中原有的緩存機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，在保證前向兼容的前提下，添加可通過參數(shù)配置大小的物理備份緩存，使得 CPU 能力得到充分的發(fā)揮，進(jìn)一步提升了全量備份和增量備份性能。
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此外，超聚變還對比了當(dāng) NVMe 盤緩存大小均為 256KB，全量備份數(shù)據(jù)量均為 102 GB，并發(fā)數(shù)為 4 時(shí)的 QAT 與 lz4 壓縮性能比較。測試數(shù)據(jù)如圖 4 所示，英特爾? QATzip 均能夠有效提升數(shù)據(jù)壓縮效率，提升數(shù)據(jù)備份恢復(fù)速度。

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在使用英特爾? QATzip之后， FusionDB數(shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)50%左右的壓縮率，進(jìn)一步降低了對于存儲(chǔ)空間的占用，有助于降低存儲(chǔ)成本，提升數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的投資回報(bào)率。

方案優(yōu)勢

超聚變與英特爾的聯(lián)合優(yōu)化解決了 FusionDB 數(shù)據(jù)庫面臨的多個(gè)瓶頸，在布隆數(shù)據(jù)索引、端到端文件備份等場景中提升了數(shù)據(jù)庫的性能表現(xiàn)，能夠?yàn)橛脩魩硪韵聝?yōu)勢：

提升索引訪問性能，高效支撐性能敏感型業(yè)務(wù)

通過采用第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器并使用英特爾? Open Analytic Toolkit 進(jìn)行軟件優(yōu)化， FusionDB 數(shù)據(jù)庫能夠加速索引訪問速度，更有效地應(yīng)對大規(guī)模業(yè)務(wù)在吞吐、時(shí)延方面的挑戰(zhàn)，提升業(yè)務(wù)服務(wù)能力。?

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加速數(shù)據(jù)備份效率

通過利用英特爾? QAT 加速， FusionDB 數(shù)據(jù)庫可縮短備份恢復(fù)時(shí)間，降低業(yè)務(wù)遷移成本，減少業(yè)務(wù)備份中斷時(shí)間，同時(shí)還可通過英特爾? QAT 硬件引擎卸載 CPU 的壓縮任務(wù)，降低對系統(tǒng)性能的影響。

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降低備份存儲(chǔ)成本，提升數(shù)據(jù)庫的投資回報(bào)

在使用英特爾? QAT 加速壓縮之后， FusionDB 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了更高的壓縮率，有助于節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低支出。此外，超聚變提供了基于第四代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的 FusionDB 數(shù)據(jù)庫一體機(jī)解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)更深入的集成與優(yōu)化，可以幫助客戶降低部署與調(diào)優(yōu)的時(shí)間成本。

如果您想要了解該解決方案的詳細(xì)信息，請關(guān)注英特爾開發(fā)人員專區(qū)微信公眾號(hào)在后臺(tái)回復(fù)“FusionDB”，即可獲取相關(guān)資料。