大型企業數據庫服務首選，AliSQL這幾大企業級功能你瞭解幾個？

AliSQL是阿里雲深度定製的獨立MySQL分支，除了社區版的全部功能外，AliSQL提供了相似於MySQL企業版的諸多功能，如企業級備份恢復、線程池、並行查詢等，而且AliSQL還提供兼容Oracle的能力，如sequence引擎等。RDS MySQL使用AliSQL內核，爲用戶提供了MySQL全部的功能，同時提供了企業級的安全、備份、恢復、監控、性能優化、只讀實例等高級特性。

1月9日，依託AliSQL內核的專屬主機組RDS MySQL服務即將重磅發佈！
時間： 1月9日15:00 — 17:00
主題： RDS專屬主機組和ECS專有宿主機 聯合發佈會
詳情：https://promotion.aliyun.com/ntms/act/mysqlzhuanshuzhuji.html
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MySQL表明了開源數據庫的快速發展，從2004年先後的Wiki、WordPress等輕量級Web 2.0應用起步，到2010年阿里巴巴在電商及支付場景大規模使用MySQL數據庫，再到2012年開始阿里雲RDS for MySQL爲成千上萬家客戶提供可靠的關係數據庫服務，積累了來自內外部功能、性能、安全方面的衆多需求，培養了一支強勁的MySQL研發團隊，並打造了面向企業場景的AliSQL分支，高效演進並穩定地服務着內外部關鍵業務場景。

讓咱們來一塊兒看一下AliSQL中面向企業場景的設計及功能。

一、MySQL 8.0 Compatiable

MySQL 8.0有5個很是好的企業級功能，來逐一看一下：

• Atomic DDL，MySQL 8.0去掉了表結構frm文件，實現了元數據信息字典化，能夠保證DDL操做處理或回滾乾淨，避免了表刪除不乾淨的狀況。
• Instant Add Column，元數據字典化後，向表最後面加列（無默認值）時，能夠只更改數據字典，而不須要更改表數據，實現了極快速的加列。
• Window Function，窗口函數能夠用來快速實現複雜的報表，在許多企業應用場景中都會出現。
• Temp Engine，執行特別複雜的SQL時，須要用到內存以外的臨時空間，之前版本會動態地建立和刪除文件，而在MySQL 8.0中，使用了集中式的Temp Engine，避免不停地建立和刪除文件，有效下降了文件系統的壓力。
• Hash Join，MySQL 8.0中實現了Hash Join，能夠加快多表（三表）以上關聯的SQL性能，在企業場景中因爲業務邏輯複雜，多表關聯是常態，絕對的企業級功能。

咱們在2019年推出了基於MySQL 8.0版本的AliSQL版本，遠遠領先於同行。

二、Dynamic Thread Pool

企業級場景（包括互聯網與非互聯網場景）的商業數字化程度愈來愈高，應用場景愈來愈豐富，RDS數據庫如何在有限資源（4c/8c規格，雲上彈性降底企業成本）的狀況下提供高質量服務，會面臨如下挑戰：

• 如何在有限的資源下，支持更多的數據庫鏈接數？
• 如何支持更高的短鏈接能力？
• 如何在有限的資源下，提升資源的使用效率，提高性能？
• 如何進行併發控制或隔離，保證核心業務邏輯的穩定性？

Dynamic Thread Pool能夠很好地解決上述問題，

• 採用Listener & Worker機制，將全部請求放到Worker隊列中，由共享的Worker線程來執行不一樣用戶的請求，從而不須要每一個客戶端會話都建立一個後臺線程（非Dynamic Thread Pool）來執行請求，好比1000個客戶端鏈接發起請求，服務器端只須要數十個Worker線程便可，而不須要建立1000個線程，從而能夠在有限資源內建立更多的鏈接。
• 因爲每一個鏈接後面並不對應固定的線程，建立新鏈接時沒有線程的操做，所以創建新鏈接的成本大大降底，從而能夠提供更高和更穩定的鏈接建立能力。
• 經過控制了有限資源內的線程數，減小了線程切換，有效下降了SYS CPU的使用，提高了CPU的資源使用效率。在高併發的sysbench point select測試中，Dynamic Thread Pool能夠提高10%左右的性能；在低併發時，Dynamic Thread Pool能夠動態切換回專用模式，即每一個鏈接都有專用的Worker對應，從而保證高低併發下都有極好的性能。
• 在數據庫中有讀寫操做，SQL操做也能夠分爲簡單操做和複雜操做，爲了防止相互影響，Dynamic Thread Pool設計了多個隊列，按SQL的操做成本將SQL進行分類，各自進入不一樣的隊列，並在隊列上進行併發的控制，從而能夠隔離不一樣類型操做的相互影響。好比說核心業務邏輯中都是簡單查詢，新建應用未經評審的複雜SQL就不會影響核心邏輯。
• Dynamic Thread Pool能夠動態啓停，不須要重啓數據庫實例。這是AliSQL Dynamic Thread Pool一個很是重大的技術創新與突破。

Dynamic Thread Pool已經在RDS 5.6/5.7/8.0版本上線，並已經默認開啓，全部用戶和客戶均可以受益。TPCC模型最接近企業核心業務場景，在1024或2048客戶端併發的TPCC測試中，Dynamic Thread Pool能夠提高50%-100%左右的TpmC，並節約10%到20%的CPU資源消耗，給阿里雲全部客戶帶來實實在在的技術紅利。

三、Index Mutex Tuning

TPCC模型最接近企業核心業務場景，對此場景的優化可讓企業應用受益。在TPCC的壓力測試中，發現Index的鎖很是重，在節點分裂時會阻塞全部的其餘操做。AliSQL對此進行了優化，有效地下降了壓測過程當中，索引節點分裂的成本，大大地提高了TPCC場景的處理能力。在全內存的測試中，單機達到了39W的TpmC，相對於原生版本提高35-50%不等（大規格測試，5.6提高35%、5.7提高40%、8.0進升45%）。

此優化已在RDS 56/57/80上同步優化發佈上線。

四、TDE & SM4

RDS 5.6/5.7/8.0都已經全線支持，而且支持SM4國密算法，能夠確保客戶數據的安全。

五、Performance Insight

應用側的SQL優化對系統及業務的優化相當重要，原生的MySQL中缺乏行之有效的監控數據，AliSQL結合不一樣數據庫的經驗，並結合內部外部客戶的需求，在SQL性能這塊作了豐富的擴展，包含如下五個方面的擴展：

• table_stats，記錄每一個表增刪除改查的行數，能夠快速地瞭解現有系統中的數據存取行爲，判斷業務的核心表，判斷哪些表適合來做緩存處理。
• index_stats，記錄用到的索引以及索引被使用的頻率，能夠快速地瞭解索引的使用狀況，判斷哪些索引是多餘的，判斷哪些索引是核心的索引。
• Performance Point，記錄了每一個SQL的細粒度性能數據，包括SQL語句的時間（包括消耗時間、執行時間、Server層MDL鎖的時間、事務鎖的時間）、SQL IO的信息（包括這條SQL引發的數據讀、數據寫、日誌生成、內存訪問、物理讀寫的量及IO時間）、以及內核層面的鎖（包括Mutex、RW Lock）的次數和時間。很容易找到值得優化的SQL語句，若是有必定的源代碼能力，也能夠分析和改進MySQL的鎖機制。
• Performance Agent，使用內置Daemon程序，在同一時間點收集不一樣惟度（CPU、內存、網絡、磁盤IO、Server、InnoDB、Linux Kernel、File System）的關鍵性能數據，每秒收集一次，以格式化文本方式在後臺記錄，便於過後進行性能分析，同時也是內存表的方式提供訪問，方便客戶直接使用Grafana等工具來展現RDS數據庫性能曲線。

• IO_STATISTICS，記錄實例級各類不一樣IO的總量及時間，默認每2秒一個值（可配置），能夠直接使用Grafana等工具來展現。

在仔細分析原生Performance Schema後，AliSQL中增長了這些額外的性能相關的數據，如實地反映了系統的運行狀況，方便咱們進行過後性能問題診斷，也方便了客戶進行SQL性能分析，也可讓第三方基於這些性能數據來爲客戶提供更好的性能優化服務。

六、Async File Purge

在文件系統中刪除一個特別大的文件（Drop Table/Partition、Truncate Table/Partition）時，可能會鎖定整個文件系統，致使同一個文件系統上的其餘操做沒法進行，阻塞整個實例。AliSQL中對這種行爲進行了優化，當接到刪除表或分區的操做時，會記一個文件異步清理的任務，將表或分區的操做先作完，而後由後臺線程以相對溫和的方式進行清理。其原理是將大文件一步一步變小，到某個安全大小後，才完全刪除文件。

七、Slow Log Rotate

某些業務場景下，會產生大量的慢SQL語句，會被記錄在慢日誌中，而原生的MySQL一直使用單個文件機制會一直保持Slow Log文件打開，致使文件變得特別大（可高在上百GB），須要在關閉MySQL實例的狀況下，才能對Slow Log文件進行維護，很是地不友好。
AliSQL對此做出了改進，設計了Slow Log切換機制，能夠定時或到指定大小後進行切換（切換指令由外部觸發），避免須要重啓數據庫實例來維護Slow Log文件（好比釋放Slow Log空間）。其間還修復了以CSV格式存放Slow Log時，SQL執行時間範圍超過35天（一般是Binlog Dump命令）引發的損壞問題。

八、SQL Outline

SQL Hint是很是有效的優化手段，AliSQL對SQL Hint作了功能擴展，能夠在運行過程當中將SQL計算中的路徑信息用相應的SQL Hint進行持久化保存，以保證執行計劃的穩定性。能夠有效應對如下場景下的SQL執行計劃變動：

• 數據庫版本升級，優化器行爲會發生變化，SQL計算計劃可能變好也可能變壞。
• DDL操做，新建索引後，會致使原有的SQL執行計劃發生變化。
• 統計信息發生變化，從新收集或人工設置後，SQL執行計劃可能發生變化。

對於核心業務的SQL，應當使用SQL Outline進行固化，避免SQL執行計劃變壞。

AliSQL還提供API進行SQL Hint編輯，便可以手工給SQL加一個Hint，進行透明的SQL優化，能夠在沒法更改應用程序代碼的狀況下進行SQL優化。並在此基礎上，與AliSQL其餘的優化功能進行集成，好比Statement Queue、Query Cache（研發中）等，能夠經過在SQL Outline中指定Hint來啓用Statement Queeu的併發控制，或啓用Query Cache，實現對應用透明的SQL優化。

九、Binlog XA Tuning

MySQL的邏輯日誌（Binlog）給數據訂閱帶來了極大的便捷性，但也給性能帶來了負面影響。在服務客戶的過程當中，咱們發現企業場景對性能的要求愈來愈高，便對啓用Binlog後的事務提交機制進行了重大的技術突破，在不影響Binlog的前提下，去除了XA機制帶來的全部負面性能影響，相較於原生的MySQL，事務處理性能提高將近一倍。更實現了事務提交的Pipeline機制，交由Dynamic Thread Pool的線程去回覆用戶事務提交結果，進一步降底了線程池的線程數，提高了系統處理效率。

十、DDL Recycle Bin

在MySQL中DDL語句是沒法回滾的，所以Drop/Truncate表或分區的操做會變得極期危險，在商業數據庫中也是如此。

Oracle在10g中加入了回收站的功能，能夠將Drop/Truncate的表或分區先放到回收站中，後續根據空間的使用狀況，按先進先出的策略自動回收。這樣就能夠在Drop/Truncate誤操做手，從回收站中快速恢復數據，而不須要進行實例基於時間點的恢復來找回誤操做的表，AliSQL在8.0上也實現了此回收站功能。

AliSQL還有其餘的企業級功能，例如Sequence引摯、Statement Queue等，在這裏不一一詳細解釋。

從業務中找需求，從技術中找需求，從運行維護中找需求，從合做夥伴中找需求，全部的需求方都是咱們的客戶，一直致力於讓AliSQL更加開放更加面向企業級應用。

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本文做者：黃忠

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