多核处理器下事务型数据库性能优化技术综述

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1、第３８卷第９期计算机学报Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．９２０１５年９月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＳｅｐｔ．２０１５多核处理器下事务型数据库性能优化技术综述朱阅岸１），２）１），２）１），２），３）１），２）１），２）１），２）周?张延松周明牛嘉王珊１）（中国人民大学信息学院北京１００８７２）２）（数据工程与知识工程教育部重点实验室（中国人民大学）北京１００８７２）３）（中国人民大学中国调查与数据中心北京１００８７２）摘要传统数据库的设计假设磁盘为主要存储设备，其性能取决于基于Ｉ／Ｏ代价模型的优化．然而，当前数据库运行的平台已逐

2、渐转移到由多核处理器、大内存和以闪存为代表的低延迟存储所构成的新型硬件平台上．在大多数情况下，工作数据集能够全部加载到内存或者闪存等高速存储器中．这样，数据库的性能瓶颈由传统的Ｉ／Ｏ转移到ＣＰＵ上．而传统数据库的加锁操作、闩锁竞争、日志管理以及缓冲区管理在设计时均未考虑到多核处理器的使用，因而成为了限制ＣＰＵ利用率的明显瓶颈．改变传统数据库的优化重点以适应硬件的发展对应用而言是十分必要的．该文针对当前新的应用背景，主要围绕数据库系统中锁管理、日志管理、缓冲区管理以及Ｂ树索引等核心模块在多核平台下已有的优化技术进行详细介绍和归纳总结．同时介

3、绍了中国人民大学在数据库系统的多核处理器优化方面所做的一些工作．关键词数据库系统优化；锁；日志；缓冲区管理；Ｂ树中图法分类号ＴＰ３１１犇犗犐号１０．１１８９７／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１５．０１８６５犃犛狌狉狏犲狔狅犳犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犕犲狋犺狅犱狊犳狅狉犜狉犪狀狊犪犮狋犻狅狀犪犾犇犪狋犪犫犪狊犲犻狀犕狌犾狋犻犆狅狉犲犈狉犪１），２）１），２）１），２），３）ＺＨＵＹｕｅＡｎＺＨＯＵＸｕａｎＺＨＡＮＧＹａｎＳｏｎｇ１），２）１），２）１），２）ＺＨＯＵＭｉｎｇＮＩＵＪｉａＷＡＮＧＳｈａｎ１）（犛犮犺狅狅犾狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻

4、狅狀，犚犲狀犿犻狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犪，犅犲犻犼犻狀犵１００８７２）２）（犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犇犪狋犪犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犪狀犱犓狀狅狑犾犲犱犵犲犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵狅犳犕犻狀犻狊狋狉狔狅犳犈犱狌犮犪狋犻狅狀（犚犲狀犿犻狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犪），犅犲犻犼犻狀犵１００８７２）３）（犖犪狋犻狅狀犪犾犛狌狉狏犲狔犚犲狊犲犪狉犮犺犆犲狀狋犲狉犪狋犚犲狀犿犻狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犪，犅犲犻犼犻狀犵１００８７２）犃犫狊狋狉犪犮狋ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＢＭＳａｓｓｕｍｅｓｍａ

5、ｇｎｅｔｉｃｄｉｓｋａｓｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅ．ＩｔｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｒｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＩ／Ｏｃｏｓｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄａｔａｂａｓｅｐｌａｔｆｏｒｍｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｉｌｌｂｅｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｍｕｌｔｉｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ，ｌａｒｇｅｍａｉｎｍｅｍｏｒｙａｎｄｌｏｗｌａｔｅｎｃｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｔｏｒａｇｅ，ｓｕｃｈａｓＳＳＤ．Ｏｎｓｕｃｈｐｌａｔｆｏｒｍｓ，ｔｈｅｅｎｔｉｒｅｄａｔａｓｅｔｃａｎｎｏｒｍａｌｌｙｆｉｔｉ

6、ｎｔｏｍａｉｎｍｅｍｏｒｙｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｏｒａｇｅ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｑｕｅｒｙｅｘｅｃｕｔｉｏｎｈａｓｓｈｉｆｔｅｄｆｒｏｍｄｉｓｋＩ／ＯｔｏＣＰＵ．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒｌｏｃｋｉｎｇ，ｌａｔｃｈｉｎｇ，ｌｏｇｇｉｎｇａｎｄｂｕｆｆｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＢＭＳｗｅｒｅｎｏｔｏｒｉｇｉｎａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｍｕｌｔｉｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｅｖｅｒｅｌｙｐｒｏｈｉｂｉｔｔｈｅｓｃａｌａｂｉｌ

7、ｉｔｙｏｆＤＢＭＳｉｎｍｕｌｔｉｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ．ＡｄａｐｔａｔｉｏｎｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＢＭＳｔｏｎｅｗｈａｒｄｗａｒｅｉｓａｃｏｍｍｏｎａｎｄｎｅｃｅｓｓａｒｙｐｒａｃｔｉｃｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓａｓｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｒｅｃｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒＤＢＭＳｏｎｍｕｌｔｉｃｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｅｆｆｏｒｔｓｂｙＲｅｎｍｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａｏｎＤＢＭＳｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｍｕｌｔｉｃ

8、ｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｄａｔａｂａｓｅｓｙｓｔｅｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｌｏｃｋ；ｌｏｇ；ｂｕｆｆｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；Ｂｔｒｅｅ收稿日期