OceanBase是由淘寶核心系統(tǒng)研發(fā)部、運(yùn)維、DBA、廣告、應(yīng)用研發(fā)等部門共同開(kāi)發(fā)的一款支持海量數(shù)據(jù)的高性能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，目前已經(jīng)應(yīng)用于淘寶收藏夾，用于存儲(chǔ)淘寶用戶收藏條目和具體的商品、店鋪信息，每天支持4～5千萬(wàn)的更新操作。

在這篇文章中，OceanBase的掌門人陽(yáng)振坤 （@阿里正祥）解釋了為什么OceanBase可以把一天的修改增量置于內(nèi)存，以及為什么OceanBase沒(méi)有做成全內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)(如VoltDB，MemSQL)。

早在2010年5月，在OceanBase立項(xiàng)前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)許多數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用進(jìn)行了分析，讓我們看幾個(gè)例子：
1. 全國(guó)人口數(shù)據(jù)庫(kù)
全國(guó)的人口數(shù)據(jù)庫(kù)很大，目前活著的人口有14億條左右的記錄，加上已經(jīng)去世的人數(shù)量就更多，但每天修改的記錄主要是出生(目前每天5萬(wàn)左右)，死亡(目前每天2~3萬(wàn))和其他修改(如人口遷移、錯(cuò)誤修正等)，每天增刪改的記錄，可能不到記錄總數(shù)的1%。

2. 金融機(jī)構(gòu)的交易庫(kù)
交易庫(kù)是金融機(jī)構(gòu)(支付寶，銀行等)的交易流水記錄，主要是新增記錄，但如果考慮到金融機(jī)構(gòu)通常在線上保存1年或以上的交易記錄，那么一天內(nèi)增刪改的記錄就只是一個(gè)很小的比例，即使只在線上保存3個(gè)月的交易記錄，每天增刪改的記錄也只占總記錄的百分之幾。

3. 金融機(jī)構(gòu)的賬務(wù)庫(kù)
賬務(wù)庫(kù)保存著金融機(jī)構(gòu)(支付寶，銀行等)的客戶的賬務(wù)余額，可能有幾千萬(wàn)甚至幾億條記錄，但一天內(nèi)增刪改的記錄則是那些當(dāng)天有付款收款等交易，或者有其他特殊情況(例如銷戶等)的賬戶，因此也是一個(gè)很小的比例。

上述的例子和對(duì)其他數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的分析讓OceanBase項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)隱藏在數(shù)據(jù)庫(kù)背后的事實(shí)：即盡管數(shù)據(jù)庫(kù)本身的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，記錄數(shù)越來(lái)越多，但每天的增刪改數(shù)據(jù)量并不大，僅僅只占數(shù)據(jù)庫(kù)總量一個(gè)很小的比例：

數(shù)據(jù)庫(kù)每天增刪改的數(shù)據(jù)量只占總量一個(gè)很小的比例

很多數(shù)據(jù)庫(kù)每次只修改幾十到幾百字節(jié)，按平均100字節(jié)計(jì)算，每天10億次寫，其總修改量大約是100GB，單個(gè)服務(wù)器內(nèi)存就可以容納；即使每筆寫事務(wù)4KB，每天10億筆寫事務(wù)，總修改量大約4TB，16臺(tái)256GB內(nèi)存或者8臺(tái)512GB內(nèi)存服務(wù)器也可以支撐(不考慮熱備等因素)。

根據(jù)上述分析，OceanBase把修改增量(包括增刪改，下同)置于內(nèi)存，每天在業(yè)務(wù)的相對(duì)低谷期再合并到基線數(shù)據(jù)中并釋放內(nèi)存（參見(jiàn)下篇：“錯(cuò)峰合并消除OceanBase每日合并對(duì)性能的影響”），從而使得OceanBase徹底消除了寫事務(wù)的隨機(jī)寫磁盤，極大地提升了性能。

為了支持上述特性，OceanBase采取了針對(duì)性的設(shè)計(jì)：

1. 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存B樹(shù)以保存和讀寫修改增量

支持記錄的插入、刪除和修改以及單項(xiàng)和范圍讀

2. 內(nèi)存中數(shù)據(jù)只保存增量本身而不是對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)頁(yè)
很多數(shù)據(jù)庫(kù)單個(gè)表的單個(gè)寫事務(wù)平均大小僅僅100字節(jié)左右，而數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)頁(yè)常常是8KB，這意味著8KB/100B=80倍的放大，因此如果OceanBase像其他商業(yè)和開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)一樣用數(shù)據(jù)頁(yè)，就需要把內(nèi)存增加80倍。

3. 主庫(kù)備庫(kù)(一主多備)為active-active而非active-standby模式
修改增量全部置于內(nèi)存，雖然極大提升了性能，但也帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)，即一旦服務(wù)器宕機(jī)，恢復(fù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)，為了克服這一風(fēng)險(xiǎn)，OceanBase沒(méi)有像其他商業(yè)/開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)一樣把備庫(kù)做成standby模式，而是active模式，即主庫(kù)故障后備庫(kù)可以瞬間升級(jí)到主庫(kù)并繼續(xù)提供服務(wù)。

盡管全內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫(kù)性能更高，但出于成本，特別是性價(jià)比的考慮，OceanBase沒(méi)有采用全內(nèi)存設(shè)計(jì)：
1. 數(shù)據(jù)庫(kù)中大部分?jǐn)?shù)據(jù)是冷數(shù)據(jù)，以80/20法則為例，80%的訪問(wèn)由20%的數(shù)據(jù)提供，把其余80%數(shù)據(jù)跟頻繁訪問(wèn)的20%數(shù)據(jù)同等對(duì)待(置于內(nèi)存)，顯然不經(jīng)濟(jì)；
2. 單臺(tái)服務(wù)器的內(nèi)存容量只有磁盤(SSD)容量的1/10~1/20，如果采用全內(nèi)存設(shè)計(jì)，就意味著10~20倍數(shù)量的服務(wù)器。

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