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ignite内存数据库
作者：黄鹏程（马格）一、tair背景介绍（一）什么是阿里云tair云原生内存数据库阿里云tair云原生内存数据库线上名字为阿里云数据库redis企业版（又称阿里云tair），从2009年开始正式承载集团业务，是一款历经磨练的企业级产品。它完全兼容redis的数据结构和通讯协议，包括api接口，并且在内部逐步打磨的过程中，基于tair研发云上托管云内存数据库。如上图所示，tair产品分为三个类型，从性能到性价比有不同的产品排布，下面用1.0x表示开源的redis的性能与价格，从性能和价格上与三个类型的tair产品进行对比。tair性能增强型性能约为开源redis的两倍，支持多种常见数据结构，在天猫/淘宝/高德/优酷中大规模使用，并拥有任意时间点恢复/全球分布式/热点散列等特性。tair持久内存型基于intel傲腾持久内存做的数据库，后文会重点阐述其特点。tair容量存储型直接对标社区pika等开源存储型redis产品。然后因为我们会用阿里云的高效的高效云盘，所以说整个的功能和性能都会比pika强很多。如上图所示，从内存存储方面，tair三个类型的产品适应不同的场景。tair性能增强型1）数据读写频繁，要求低延迟，支持大连接；2）成本相对不敏感，以满足业务性能需求为主。tair持久内存型1）数据读写较频繁，延迟要求可稍微放宽，存储数据量有一定较大容量要求；2）成本控制较之热数据要求更高。tair容量存储型1）数据读写密集程度低，延迟要求不高，整体存储容量要求高；2）成本是最大考量因素。（二）阿里云tair面向业务的数据结构让业务创新更容易在业务方面，阿里云tair与基于传统redis存在许多不一样的地方，阿里云tair业务结构如下所示。除此之外，阿里云tair有以下优点：1）高性能性能增强型，流量上涨淡然处之，性能是开源redis的2倍。2）持久化持久内存型，数据可靠，方便业务使用，不再担心数据丢失。（rpo=0）3）低成本多种存储介质，选择最优性价比，性价比高于ecs自建。4）丰富数据模型在社区redis上提供了更多面向应用的数据结构，应用开发更简便。5）企业级能力全球多活，数据闪回，混合多云（热点散列）。（三）阿里云tair历史上图为tair的发展历史。从tair1.0开始，团队就孵化出了云redis社区版和云memcache，这是线上社区托管的两个版本。在tair1.0的时候，就会整个孵化出来，2.0逐步上云，3.0会孵化出来一款叫gdb的产品，是一款线上的图数据库。再往下是tair（redis企业版/tair3.0），集团和云上是同一个版本，有很多种形态来支持用户在各种业务场景下的需求。二、tair功能介绍（一）做一个不丢数据的内存数据库—tair持久内存型我们希望做一个不丢数据的数据库，做法是通过新硬件和新软件来进行。1.新硬件引入英特尔®傲腾™数据中心级持久内存；与dram内存相近的性能表现，而且其大容量和非易失性的特性还可帮助系统获得更优的可用性；它相比于dram内存的成本和容量优势，也可帮助客户有效地降低总拥有成本。上图为存储介质图，速度延迟从上到下逐步增大，相反，容量逐步减少，成本逐步降低。storageclassmemory处于中间，性价比较高。2.新软件模式选择新软件的开发模式方案有两种，分别是内存模式（memorymode）与应用程序直接访问模式（appdirectmode）。在内存模式下，应用和os将其视为易失性内存池，虽对应用透明，但掉电即失，因此不采用。在应用程序直接访问模式下，持久内存和dram充当独立内存资源，通过构建符合redis协议和数据结构的软件利用两块存储资源构建兼容redis、具备命令级持久化能力的内存数据库。全新的挑战我们选择重新写兼容redis的东西，而不是在redis基础上进行更改，是因为新软件有着全新的挑战：1）替代原有的内存分配器，同时要保证内存分配器元数据的持久化；2）redis数据结构与索引的持久化要保持一致性；3）持久内存和易失内存如何协同工作，让整个数据库高性能工作，同时还具备强大的持久化能力。3．产品化能力上文结合软硬件的能力阐述了如何去构建持久化内存的形态，下面可以看一下所带来的成果。消除aofrewrite与fsync的无fork设计，服务更顺滑，p95延时较之内存版redis更低更稳定；读写性能吞吐为内存版redis的90%以上。原生命令级持久化能力，操作写入即持久化；缓存主存合一成为可能，成本更低，架构更优雅。4.应用场景应用场景主要分为如下两种。场景一：大数据量、高性能、成本的综合选型考虑机器学习平台、推荐系统等计算数据对性能和容量的要求很高；全内存又使得成本压力巨大；可采用tair持久内存型以有效降低成本，并能够保持高性能运行；同时用户也无需为降本而综合使用其他数据存储，有效地平衡了系统复杂度与成本。场景二：用作持久化数据存储游戏、直播、数据分析中大数据结果集对外提供查询服务等场景可以使用；可采用tair持久内存型作为数据最终的存储；对比缓存主存的两层架构，数据同样可靠；性价比更高，代码更简化，架构更优雅。（二）做一个具备时光机能力的数据库--数据闪回我们希望这个内存数据库具备有时光机能力。时光机能力表示可以将数据恢复到过去指定的任何时间点，也称为数据闪回，它有如下两大特点：七天内任意时间点的数据恢复1）backup/restore的终极形态2）支持按秒级的数据恢复（可支持到按条）3）防止删库跑路场景4）clone
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