解讀數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采購(gòu)新標(biāo)準(zhǔn)TPC-E

1、談到OLTP（在線事務(wù)處理）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采購(gòu)，相信很多人會(huì)想到TPC-C這樣一個(gè)權(quán)威的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。但在去年3月，TPC組織（交易處理性能委員會(huì)，Transaction Processing Performance Council）卻宣布推出新的TPC-E，以取代有14年歷史的TPC-C。在過(guò)去一年多來(lái)，IBM、浪潮、戴爾、NEC、富士通、UNISYS等廠商在TPC-E標(biāo)準(zhǔn)下提交了16次測(cè)試結(jié)果，TPC-E這樣一個(gè)全新的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也開(kāi)始受到越來(lái)越多人的關(guān)注。本文將對(duì)“TPC-C與TPC-E的比較，TPC-E對(duì)用戶(hù)的參考價(jià)值，影響TPC-E性能的因素”等方面進(jìn)行分析，希望能夠幫助更多人

2、了解TPC-E，在實(shí)際采購(gòu)決策過(guò)程中更好的參考TPC-E結(jié)果。TPC-C與TPC-E，孰優(yōu)孰劣    “TPC-C與TPC-E相比，哪一個(gè)更權(quán)威、更實(shí)用？”這是一個(gè)縈繞在很多剛剛接觸TPC-E的人的腦海中的一個(gè)基本問(wèn)題。也許你會(huì)說(shuō)，如果TPC-E不夠好，TPC組織為什么要用它來(lái)取代TPC-C呢？但不可否認(rèn)的一個(gè)事實(shí)是，TPC-C從1992年起已經(jīng)實(shí)行了16年，而TPC-E從去年3月推出還只有一年半的時(shí)間，很多用戶(hù)知道TPC-C，卻不了解TPC-E。我想要解決這個(gè)問(wèn)題，首先得分析一下TPC組織為什么要用TPC-E來(lái)取代TPC-C。TPCE取代TPCC的原因主要有兩個(gè)

3、：一是TPC-C的模型已經(jīng)老化，二是TPC-C的測(cè)試成本太高。    TPC-C的模型還是十幾年前的東西過(guò)時(shí)的C/S架構(gòu)，模擬的是批發(fā)商系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)邏輯。而當(dāng)今WEB2.0時(shí)代的OLTP應(yīng)用，大多采用流行的B/S架構(gòu)，需要更大規(guī)模的并行處理能力，數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)邏輯也更加復(fù)雜。顯然，如果再用過(guò)去的模型來(lái)模擬今天的應(yīng)用環(huán)境，確實(shí)顯得有些不合時(shí)宜了。    為此，TPC-E對(duì)模型進(jìn)行大刀闊斧的創(chuàng)新模擬證券經(jīng)紀(jì)公司而不是批發(fā)商的流量和交易模式，從C/S架構(gòu)過(guò)渡到B/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)類(lèi)型從原來(lái)的3種擴(kuò)展到10種，事務(wù)類(lèi)型從原來(lái)的5種增加到

4、12種，數(shù)據(jù)表由原來(lái)的9個(gè)增加到了33個(gè)，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成更加復(fù)雜，也更加符合實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)然對(duì)服務(wù)器的性能要求也更高了。表1：TPC-E與TPC-C數(shù)據(jù)庫(kù)比較    再來(lái)看看TPC-C的測(cè)試成本。由于TPC-C的模型比較簡(jiǎn)單，服務(wù)器在測(cè)試時(shí)只是做一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)查詢(xún)、修改和刪除操作；而在多核計(jì)算盛行的今天，針對(duì)這種應(yīng)用，強(qiáng)大的服務(wù)器CPU容易處于等待數(shù)據(jù)的空閑狀態(tài)，I/O因而成為嚴(yán)重瓶頸。為了提升I/O，保證測(cè)試性能，服務(wù)器廠商往往需要?jiǎng)佑么罅康膬?nèi)存和磁盤(pán)。比如IBM和惠普公司在獲得最高分的TPC-C測(cè)試時(shí)都使用了7000塊硬盤(pán)。這使得參加TPC-C測(cè)試所需要的成本高達(dá)千

5、萬(wàn)美元。如此巨額成本大大提高了TPC-C的門(mén)檻，將很多小型服務(wù)器廠商拒之門(mén)外。而且，從用戶(hù)角度來(lái)看，實(shí)際應(yīng)用可能并不需要如此海量的內(nèi)存和磁盤(pán)，TPC-C結(jié)果的適用性也受到了質(zhì)疑。    而TPC-E則不同。由于數(shù)據(jù)庫(kù)更加復(fù)雜，要執(zhí)行的事務(wù)處理更多TPC-E標(biāo)準(zhǔn)中定義的事務(wù)有12種，每個(gè)事務(wù)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)帶輸入和輸出參數(shù)的存儲(chǔ)過(guò)程，而且會(huì)涉及到不同表間的關(guān)聯(lián)，這使得服務(wù)器CPU容易處在“有事可做”的狀態(tài)，因而對(duì)內(nèi)存和磁盤(pán)I/O的要求也相對(duì)小一些。浪潮服務(wù)器方案技術(shù)經(jīng)理喬鑫告訴IT168記者，TPC-C的硬件投入比TPC-E要高出3倍以上，由于TPC

6、-E所需要的磁盤(pán)數(shù)量?jī)H是TPC-C的十分之一，從而大大降低了服務(wù)器廠商搭建硬件環(huán)境的成本。圖1: TPC-E測(cè)試模型之物理結(jié)構(gòu)    TPC組織負(fù)責(zé)TPC-E推廣的安德里亞斯此前在接受媒體采訪時(shí)也曾表示，新測(cè)試費(fèi)用比較廉價(jià)的部分原因是對(duì)硬件的要求更加合理了，另外一個(gè)原因就是TPC將提供軟件的源代碼，取代了要求測(cè)試人員自己編寫(xiě)代碼。    可見(jiàn)，模型更新和成本降低讓我們看到了TPC-E新標(biāo)準(zhǔn)的魅力：更加逼近現(xiàn)實(shí)，更有代表性，會(huì)更具廣泛性。TPC-E對(duì)用戶(hù)有什么參考價(jià)值那么，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在實(shí)際采購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器過(guò)程中，又如何來(lái)理

7、解和看待TPC-E的測(cè)試結(jié)果呢？    由于數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用一般有兩種，一種是OLTP，即在線聯(lián)機(jī)事務(wù)處理，另一種是數(shù)據(jù)挖掘。就目前來(lái)說(shuō)，OLTP仍然是主流應(yīng)用。所以從一定程度來(lái)說(shuō)，TPC-E的結(jié)果對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采購(gòu)都有一定的參考價(jià)值，比如銀行、證券、稅務(wù)報(bào)稅系統(tǒng)、電子商務(wù)網(wǎng)站、電信業(yè)務(wù)等都是比較典型的OLTP應(yīng)用。英特爾服務(wù)器性能市場(chǎng)經(jīng)理高豐告訴IT168，雖然不同用戶(hù)的應(yīng)用環(huán)境各不相同，TPC-E無(wú)法提供一一對(duì)應(yīng)的方案，但其結(jié)果對(duì)采購(gòu)決策還是有重要的方向性指導(dǎo)意義。    與TPC-C一樣，TPC-E的測(cè)試結(jié)果也主要有兩個(gè)指標(biāo)：性能指

8、標(biāo)（tpsE，transactions per second E)和性?xún)r(jià)比（成本/tpsE）。其中，前者是指系統(tǒng)在執(zhí)行多種交易時(shí)，每秒鐘可以處理多少交易，指標(biāo)值越大越好；后者則是指系統(tǒng)價(jià)格與前一指標(biāo)的比值，數(shù)值越小越好。    比如，某系統(tǒng)TPC-E測(cè)試值達(dá)到700tpsE，這意味著什么呢？對(duì)此，喬鑫告訴記者，700tpsE相當(dāng)于這樣一種應(yīng)用環(huán)境：有36萬(wàn)用戶(hù)同時(shí)在線，每分鐘處理42萬(wàn)個(gè)事務(wù)，每分鐘進(jìn)行107萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程，每天（8小時(shí)）處理2億個(gè)事務(wù)，5.08億個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程，90%以上的交易事務(wù)最長(zhǎng)也只需不到3秒就能完成，應(yīng)用的數(shù)據(jù)規(guī)模在3TB左右。圖2

9、:TPC-E測(cè)試模型之邏輯結(jié)構(gòu)    當(dāng)然，光有性能還不夠，畢竟用戶(hù)環(huán)境千差萬(wàn)別，這時(shí)可以借助“成本/tpsE”這樣一個(gè)性?xún)r(jià)比指標(biāo)，然后根據(jù)自己的預(yù)算和要求，計(jì)算出需要多大規(guī)模的系統(tǒng)。    對(duì)于OLTP應(yīng)用來(lái)說(shuō)，除了性能和性?xún)r(jià)比，系統(tǒng)的可靠性和可用性也是非常關(guān)鍵的因素。雖然TPC無(wú)法給出一個(gè)量化的指標(biāo)，但卻是通過(guò)測(cè)試過(guò)程規(guī)范機(jī)制來(lái)保障系統(tǒng)的可靠性。    英特爾高級(jí)服務(wù)器性能工程師汪亞光介紹說(shuō)，對(duì)于每個(gè)參加測(cè)試的廠商，TPC組織都會(huì)派出一位評(píng)審專(zhuān)家到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，審查系統(tǒng)是否進(jìn)行了數(shù)據(jù)保護(hù)，軟硬件配置是否正

10、確，磁盤(pán)損壞的情況下能否保證業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。比如有這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)負(fù)載壓力達(dá)到95%峰值時(shí)，在沒(méi)有UPS保護(hù)的情況下，把所有服務(wù)器電源都拔掉，檢測(cè)系統(tǒng)還能否正常恢復(fù)，數(shù)據(jù)完整性能否得到保障，數(shù)據(jù)是否會(huì)丟失這對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性是非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。    另外，要求保證測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)以上，性能指標(biāo)不能出現(xiàn)超出5%以上的波動(dòng)。要知道在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，很少有系統(tǒng)會(huì)在峰值狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)小時(shí)。同時(shí)，高并發(fā)訪問(wèn)量和數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間等因素也有嚴(yán)格的限制，在10種業(yè)務(wù)處理中，系統(tǒng)延遲最大不能超過(guò)3秒。因此，能夠參加TPC-E測(cè)試，從側(cè)面也能夠證明服務(wù)器廠商在高端商用市

11、場(chǎng)上的綜合技術(shù)實(shí)力。表2：TPC-E測(cè)試模型哪些因素會(huì)影響TPC-E測(cè)試結(jié)果    跟SPEC CPU這類(lèi)測(cè)試不同，TPC-E測(cè)試不僅僅是服務(wù)器某一方面的性能，而是評(píng)測(cè)整體方案的應(yīng)用性能，這個(gè)方案是包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、OS、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟硬件在內(nèi)的一整套系統(tǒng)。浪潮喬鑫表示，“為了保證系統(tǒng)性能，在服務(wù)器、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等各個(gè)子系統(tǒng)上就不能出現(xiàn)短板。服務(wù)器廠商要做的是系統(tǒng)優(yōu)化，即怎么讓軟件和硬件可以更好的配合，怎么讓服務(wù)器和后端的存儲(chǔ)進(jìn)行更好的整合。”    也就是說(shuō)，不同廠商選擇不同的CPU、存儲(chǔ)、OS、數(shù)據(jù)庫(kù)，都有可能會(huì)對(duì)TPC

12、-E的最終測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。這里，我們比較了參加TPC-E測(cè)試的幾套四路服務(wù)器系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)六核系統(tǒng)比四核性能表現(xiàn)好，8GB光纖SAN存儲(chǔ)比4GB光纖要好，操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的升級(jí)也會(huì)對(duì)TPC-E性能產(chǎn)生影響。    比如，四路服務(wù)器中，得分最高的三款采用的都是英特爾將在9月下旬正式發(fā)布的六核Dunnington至強(qiáng) X7460。大體來(lái)看，四路六核系統(tǒng)的TPC-E性能比四路四核要高出50%左右，比四路雙核更是高出3倍多。如Dell PowerEdge R900 四核版本的成績(jī)是451.29，六核版本是671.35，相比之下提高了48%。記者就此向英特爾高豐進(jìn)行求證，

13、他表示，對(duì)于尚未發(fā)布的產(chǎn)品還不便于評(píng)論，但多核架構(gòu)對(duì)于大規(guī)模并行處理確實(shí)有很大幫助。    再來(lái)看看存儲(chǔ)方面。IBM System x3850 M2在去年和今年參加了兩次測(cè)試，服務(wù)器配置都是四路四核Xeon X7350 2.93GHz處理器和128GB內(nèi)存，但結(jié)果卻不一樣，從第一次的419.80 tpsE提升到了479.51tpsE，增長(zhǎng)了14%。究其原因就在于，這兩次參測(cè)方案使用了不同的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和服務(wù)器操作系統(tǒng)。第一次用的是4GB光纖SAN存儲(chǔ)、 SQL Server 2005 和Windows Server 2003，而第二次使用的是8GB光纖SAN存

14、儲(chǔ)、 SQL Server 2008和Windows Server 2008。    又比如，浪潮NF520D2 和Dell PowerEdge R900 都是最新的四路六核系統(tǒng)，都使用了SQL Server 2008和Windows Server 2008，但前者使用了128GB內(nèi)存，后者使用了64GB內(nèi)存，在后端存儲(chǔ)的選擇上也有差異，使得浪潮NF520D2的性能高出了5%左右。    可見(jiàn)，TPC-E看的不僅僅是CPU的性能，服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、存儲(chǔ)架構(gòu)等都非常關(guān)鍵。小結(jié)    盡管TPC-E的權(quán)威性和適用性已毋庸置疑，但畢竟只推出了一年