CN111367919B - 一种数据库一体机的存储方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据库一体机的存储方法，包括：配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；将非易失性内存的第一部分配置为扩展存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的业务数据；将存储节点的访问路径配置为通过MMAP访问接口以MMAP访问模式直接由第二部分到第一部分。本发明还公开了一种装置、设备和介质。本发明提出的数据库一体机的存储方法、装置、设备和介质可以减少横向扩展，并节省机房空间成本和服务器采购成本。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，更具体地，特别是指一种数据库一体机的存储方法、装置、设备和介质。
背景技术
浪潮K-DB数据库一体机总体组成上，分为3部分：计算节点、存储节点、高速网络等。其中，计算节点，又称为数据库节点，主要用于处理应用的数据库访问请求；存储节点，一般是由多台节点组成，主要用于数据存取和处理；高速网络，一般选择infiniband网络交换机，用于加速计算节点和存储节点的数据交互。
一般高性能的数据库一体机，主要面向企业级关键核心业务，用于客户系统实现更好的性能提升。因此，设计数据库一体机的基本要求即是，高可靠、高性能、高扩展性。
非易失性内存(NVM)，也称为持久化内存(PMEM)或内存级存储器(SCM)，介于内存和存储层级之间，能够提供比DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)更大的容量，比存储器更快的速度。有了持久化内存，应用有了一个新的层级来进行数据的放置，可以像访问传统的内存一样访问持久化内存，无需在内存和存储器之间来回切换数据块，这填补了现有层级性能/容量差距。
目前，业内普遍的高性能数据库一体机，主要是采用全闪存设备，即所有存储节点的硬盘全部为高速闪存设备。每个存储节点彼此独立，通过数据库自带的存储管理功能-故障组(failgroup)设置，将每个存储节点各设置为一个failgroup，使存储节点的互相镜像(mirror)，保证当多个存储节点中的任意一个故障时，不影响一体机整体的业务访问，从而实现一体机的高性能、高可靠性。
基于目前的数据库一体机现有的存储设计方案，应用数据访问过程需要先从磁盘，经过文件系统，再到系统内存，然后再经过网络等完成节点之间的交互。这样的策略限制了数据的读写速度，而且闪存设备的读写性能相比CPU或DRAM读写速度差距很大，闪存设备自身的性能特点以及存取数据的方式成为数据库一体机的性能瓶颈。同时，通过一体机的横向扩展，一般只能实现一体机在数据的空间规模上扩展，对业务性能的提升并不是明显，而且进行整体横向扩展需要增加新的服务器采购成本和扩大机房空间，性价比不高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种新型数据库一体机存储设计方案，即基于浪潮K-DB数据库，利用非易失性内存大幅提升浪潮数据库一体机存储节点处理性能的方法，减少了横向扩展，节省了机房空间成本和服务器采购成本。
基于上述目的，本发明一方面提供了一种数据库一体机的存储方法，该方法包括：配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；将非易失性内存的第一部分配置为扩展存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的业务数据；将存储节点的访问路径配置为通过MMAP访问接口以MMAP访问模式直接由第二部分到第一部分。
在本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式中，方法还包括：为非易失性内存配置RAID5存储方案。
在本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式中，方法还包括：为存储节点创建磁盘组，磁盘组存放数据库的业务数据。
在本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式中，方法还包括：根据第一部分和第二部分各自的需求占比调节非易失性内存中第一部分和第二部分的容量比值。
在本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式中，方法还包括：响应于第一部分的需求占比超过第一阈值，调整容量比值使得第一部分的第一容量占比增加，第二部分的第二容量占比减少；响应于第二部分的需求占比超过第二阈值，调整容量比值使得第二部分的第二容量占比增加，第一部分的第一容量占比减少。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据库一体机的存储装置，该装置包括：
访问接口配置模块，访问接口配置模块配置为配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；
将非易失性内存的第一部分配置为扩展存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的业务数据；
将存储节点的访问路径配置为通过MMAP访问接口以MMAP访问模式直接由第二部分到第一部分。
在本发明的数据库一体机的存储装置的一些实施方式中，装置还包括：闪存节点模块，闪存节点模块配置为为存储节点创建磁盘组，磁盘组存放数据库的业务数据。
在本发明的数据库一体机的存储装置的一些实施方式中，装置还包括：容量分配模块，容量分配模块配置为根据第一部分和第二部分各自的需求占比调节非易失性内存中第一部分和第二部分的容量比值。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行前述的数据库一体机的存储方法。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时执行前述的数据库一体机的存储方法。
本发明至少具有以下有益技术效果：
便于数据库一体机在存储节点内部和跨节点之间，都可以使用内存访问模式直接读取本地高速存储空间非易失性内存上的数据，而不是通过文件系统和存储堆栈，可以大大减少一体机存储节点存取数据的延迟，提高存储节点的执行效率。
在存储节点将非易失性内存配置为混合访问模式，便于针对不同场景的应用，在不扩展硬件的前提下，随时、灵活地扩展内存容量、增大存储节点的容量和性能。
通过数据库实例的缓存设置，降低了设备访问的延迟，平衡了整体资源的利用率，提高了存储节点的整体处理性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1示出了根据本发明的数据库一体机的存储方法的实施例的示意性框图；
图2示出了根据本发明的数据库一体机的存储方法的实施例的存储节点的配置模式的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”和“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种数据库一体机的存储方法的实施例。图1示出的是根据本发明的数据库一体机的存储方法的实施例的示意图。如图1所示的实施例中，该方法至少包括如下步骤：
S100、配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；
S200、将非易失性内存的第一部分配置为扩展存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的业务数据；
S300、将存储节点的访问路径配置为通过MMAP访问接口以MMAP访问模式直接由第二部分到第一部分。
在本发明的一些实施例中，图2示出的是根据本发明的数据库一体机的存储方法的实施例的存储节点的配置模式的结构示意图。如图2所示，在浪潮现有数据库一体机的存储节点中减少内存条数和容量配置，增加非易失性内存硬件。其中，内存DDR4和非易失性内存(PMEM)的配置模式如图2所示，将CPU的内存接口缩减到6个，并且，原本的存储节点的硬盘全部为高速闪存设备(即DDR4)，现在将其中一半的DDR4更换为非易失性内存，其中DDR4配置为主通，非易失性内存配置为副通。
在此基础上，在存储节点的数据库实例部分，开放数据库存储实例对非易失性内存的MMAP(Memory Mapped，内存映射)访问模式的接口。
之后，对非易失性内存进行应用模式设置：在系统下将非易失性内存配置为混合模式，即非易性内存一部分容量用于扩展存储节点的内存容量和缓存数据的查询结果(即第一部分)，一部分用于存放那些高频繁访问的业务数据(即第二部分)。
最后，对存储节点设备访问路径进行设置：配置非易失性内存为hot数据区，配置闪存设备为warm数据区，将hot数据的访问路径由从传统的“flash disk-文件系统-内存”模式，升级为“disk-内存”的内存MMAP访问模式。其中，配置方式的代码如下：
alter system set db_flash_cache_file＝'/dev/pm/pm_ds1.dbf'scope＝spfile；
alter system set db_flash_cache_file＝'/dev/pm/pm_dsN.dbf'scope＝spfile。
根据本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式，方法还包括：为非易失性内存配置预设存储方案，如RAID5存储方案。
在本发明的一些实施例中，在非易失性内存配置预设存储方案中，对非易失性内存高可用设置如下：在单个存储节点系统下将非易失性内存成配置为raid5，其中，raid5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，可以理解为是raid0和raid1的折中方案。具体为，raid5具有和raid0相近似的数据读写速度，但多了奇偶校验信息，因此，raid5的磁盘空间利用率比raid1高，但存储成本相对较低。通过这种预设存储方案，允许当单条非易性内存硬件故障时，不影响单个存储节点的正常运行。
其中，配置方式如下：
mdadm-C/dev/pm_store1-l5–n6/dev/pmem[0-6]-x2/dev/pmem0/dev/pmem3；
mdadm-C/dev/pm_storeN-l5–n6/dev/pmem[0-6]-x2/dev/pmem0/dev/pmem3。
根据本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式，方法还包括：为存储节点创建磁盘组，磁盘组存放数据库的业务数据。
在本发明的一些实施例中，对存储节点闪存介质高可用进行设置：将存储节点的闪存盘，使用浪潮数据软件的KAS管理功能，以存储节点为故障组，创建磁盘组DATA+，用于存放数据库的业务数据，允许单个存储节点故障时，不影响一体机存储整体的连续运行。
根据本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式，方法还包括：根据第一部分和第二部分各自的需求占比调节非易失性内存中第一部分和第二部分的容量比值。
在本发明的一些实施例中，非易失性内存中包括第一部分和第二部分，而且，第一部分和第二部分相对于非易失性内存容量的占比是可以调节的，即第一部分容量和第二部分容量的比值是可以通过调节而改变的。
根据本发明的数据库一体机的存储方法的一些实施方式，方法还包括：
响应于第一部分的需求占比超过第一阈值，调整容量比值使得第一部分的第一容量占比增加，第二部分的第二容量占比减少；
响应于第二部分的需求占比超过第二阈值，调整容量比值使得第二部分的第二容量占比增加，第一部分的第一容量占比减少。
在本发明的一些实施例中，当第一部分的需求的容量超过第一部分当前的容量而第二部分的需求容量小于第二部分的当前容量，可以将第一部分的容量增加并减少第二部分的容量，将第一部分的容量占比和第二部分的容量占比调整到平衡的状态使得第一部分的容量和第二部分的容量的需求容量都小于各自的当前容量。
本发明实施例的另一方面，提出了一种数据库一体机的存储装置的实施例。该装置包括：
访问接口配置模块，访问接口配置模块配置为配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；
将非易失性内存的第一部分配置为扩展存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的业务数据；
将存储节点的访问路径配置为通过MMAP访问接口以MMAP访问模式直接由第二部分到第一部分。
根据本发明的数据库一体机的存储装置的一些实施方式，装置还包括：
闪存节点模块，闪存节点模块配置为为存储节点创建磁盘组，磁盘组存放数据库的业务数据。
根据本发明的数据库一体机的存储装置的一些实施方式，装置还包括：
容量分配模块，容量分配模块配置为根据第一部分和第二部分各自的需求占比调节非易失性内存中第一部分和第二部分的容量比值。
基于上述目的，本发明实施例的另一方面，还提出了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行前述的数据库一体机的存储方法。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时执行前述的数据库一体机的存储方法。
同样地，本领域技术人员应当理解，以上针对根据本发明的数据库一体机的存储方法阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的装置、计算机设备和介质。为了本公开的简洁起见，在此不再重复阐述。
需要特别指出的是，上述数据库一体机的存储方法、装置、设备和介质的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于数据库一体机的存储方法、装置、设备和介质也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，数据库一体机的存储方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数据库一体机的存储方法，其特征在于，所述方法包括：
配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；
将所述非易失性内存的第一部分配置为扩展所述存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将所述非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的所述业务数据；
将所述存储节点的访问路径配置为通过所述MMAP访问接口以所述MMAP访问模式直接由所述第二部分到所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的数据库一体机的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：
为所述非易失性内存配置RAID5存储方案。
3.根据权利要求1所述的数据库一体机的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：
为所述存储节点创建磁盘组，所述磁盘组存放所述数据库的所述业务数据。
4.根据权利要求1所述的数据库一体机的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述第一部分和所述第二部分各自的需求占比调节所述非易失性内存中所述第一部分和所述第二部分的容量比值。
5.根据权利要求4所述的数据库一体机的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述第一部分的需求占比超过第一阈值，调整所述容量比值使得第一部分的第一容量占比增加，第二部分的第二容量占比减少；
响应于所述第二部分的需求占比超过第二阈值，调整所述容量比值使得第二部分的第二容量占比增加，第一部分的第一容量占比减少。
6.一种数据库一体机的存储装置，其特征在于，所述装置包括：
访问接口配置模块，所述访问接口配置模块配置为配置数据库存储实例对若干存储节点的非易失性内存的MMAP访问模式的MMAP访问接口；
将所述非易失性内存的第一部分配置为扩展所述存储节点的内存容量和缓存业务数据的查询结果，将所述非易失性内存的第二部分配置为存放高于预设访问频率的所述业务数据；
将所述存储节点的访问路径配置为通过所述MMAP访问接口以所述MMAP访问模式直接由所述第二部分到所述第一部分。
7.根据权利要求6所述的数据库一体机的存储装置，其特征在于，所述装置还包括：
闪存节点模块，所述闪存节点模块配置为所述存储节点创建磁盘组，所述磁盘组存放所述数据库的所述业务数据。
8.根据权利要求6所述的数据库一体机的存储装置，其特征在于，所述装置还包括：
容量分配模块，所述容量分配模块配置为根据所述第一部分和所述第二部分各自的需求占比调节所述非易失性内存中所述第一部分和所述第二部分的容量比值。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-5任意一项所述的方法。
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