Altibase介绍

Altibase 主存数据库产品介绍

韩国 Altibase 公司
南开创元信息技术有限公司
顾鸿翔
Email:guhongxiang@g-
data.com.cn

Copyright@2005, 南开创元 Introduction to 主存数据库 - 1

目录
一、主存数据库技术简介

二、 Altibase 主存数据库特色


一、主存数据库技术简介

• IT 市场的需求
• 主存数据库概念
• 技术发展历程
• 主存数据库和磁盘数据库的比较
• 主存数据库应用的必要性和可行性
• 应用领域


主存数据库概念

主存数据库定
义

主存数据库 ( MMDB: Main Memory Database ) 是将所有数据存于
物理内存，因此能够不需要访问磁盘直接访问数据，从而获得极高的存
取速度和极强的并发访问能力的数据库系统。

主存数据库和磁盘数据库的
区别

主存数据库与传统的基于磁盘的数据库系统（ DRDB,Disk-Resident
Database ）的重大区别在于数据的存储介质和针对物理内存而特别设计
的数据储存结构的存取机制，一般存取速度的增加在 10 至 1000 倍左右。


主存数据库技术发展历程

雏形期

从上个世纪 60 年代末到 80 年代初。在这个时期中，出现
了主存数据库的雏形。 1969 年 IBM 公司研制了世界上最早的
数据库管理系统 ------ 基于层次模型的数据库管理系统 IMS ，
并作为商品化软件投入市场。在设计 IMS 时， IBM 考虑到基
于内存的数据管理方法，相应推出了 IMS/VS Fast Path 。

Fast Path 是一个支持内存驻留数据的商业化数据库，但它同
时也可以很好地支持磁盘驻留数据。在这个产品中体现了主存
数据库的主要设计思想，也就是将需要频繁访问，要求高响应
速度的数据直接存放在物理内存中访问和管理。在这个阶段中
，包括网状数据库、关系数据库等其他各种数据库技术也都逐
渐成型。

技术理论成熟
期
 1984 年， D J DeWitt 等人发表了《主存数据库系统的实现技术》一文。
 第一次提出了 Main Memory Database （主存数据库）的概念
 预言当时异常昂贵的计算机主存价格一定会下降，用户有可能将大容量的数
据库全部保存在主存中
 提出了 AVL 树、哈希算法、主存数据库恢复机制等主存数据库技术的关键
理论，为主存数据库的发展指出了明确的方向
 1984 年， D J DeWitt 等人提出使用非易逝内存或预提交和成组提交技术作为主存
数据库的提交处理方案，使用指针实现主存数据库的存取访问。
 1985 年， IBM 推出了 IBM 370 上运行的 OBE 主存数据库
 1986 年， RB Hagman 提出了使用检查点技术实现主存数据库的恢复机制。威斯
康星大学提出了按区双向锁定模式解决主存数据库中的并发控制问题。并设计出
MM-DBMS 主存数据库。贝尔实验室推出了 DALI 主存数据库模型。
 1987 年， ACM SIGMOD 会议中提出了以堆文件（ HEAP FILE ）作为主存数据库
的数据存储结构。 Southern Methodist 大学设计出 MARS 主存数据库模型。
 1988 年普林斯顿大学设计出 TPK 主存数据库。
 1990 年普林斯顿大学又设计出 System M 主存数据库。


产品发展期和市场成
长期
 随着互联网的发展，越来越多的网络应用系统需要能够支持大用户量并发
访问、高响应速度的的数据库系统，主存数据库市场成熟
 半导体技术快速发展，半导体内存大规模生产，动态随机存取存储器
（ DRAM ）的容量越来越大，而价格越来越低，这无疑为计算机内存的不
断扩大提供了硬件基础，使得主存数据库的技术可行性逐步成熟
 1994 年美国 OSE 公司推出了第一个商业化的，开始实际应用的主存数据库
产品 Polyhedra
 1998 年德国 SoftwareAG 推出了 Tamino Database 。
 1999 年日本 UBIT 会社开发出 XDB 主存数据库产品。韩国 Altibase 推出
Altibase
 2000 年奥地利的 QuiLogic 公司推出了 SQL-IMDB
 2001 年美国 McObject 推出 eXtremeDB 。加拿大 Empress 公司推出
EmpressDB


几种主存技术应用的
比较
第一代 : 用户定制的主存数据库
• 通过应用程序来管理内存和数据 . ( 主要目的 : 提高性能 )
• 不支持 SQL 语句 , 不提供本地存储 , 没有数据库恢复技术
• 性能好但很难维护和在别的应用中不能使用。
• 应用在实时领域比如工厂自动化生产。

第二代 : 简单功能的主存数据库
• 能够快速处理简单的查询
• 支持部分的 SQL 语句和简单的恢复技术
• 主要目的是能够快速处理大量事务
• 针对简单事务处理领域 , 尤其是交换机 , 移动通信等

第三代 : 通用的主存数据库
• 针对传统的商业关系型数据库领域，能够提供更高的性能、通用性以及稳定性 .
• 提供不同的接口来处理复杂的 SQL 语句和满足不同的应用领域
• 可以应用在计费、电子商务、在线安全领域，几乎包括磁盘数据库的所有应用领域


主存数据库和磁盘数据库的比较

磁盘数据库主存数据库

数据存储 1 、在磁盘上存储数据库数据存储 1 、在内存中存储数据库

查询算法 2 、使用 B-Tree 算法进行查询查询算法 2 、使用 T-Tree 算法进行查询

3 、需要复杂的查询优化 3 、简单的查询优化
查询优化查询优化
（减少磁盘 I/O 瓶颈）（不存在磁盘 I/O 瓶颈）
4 、写入数据比磁盘数据库快
写入速度 4 、写入数据速度一般写入速度
10 至 1000 倍以上


主存数据库应用的必要性
技术要求

高速聚集的海量信息

互联网的快速发信息服务遇到
需要新型数据库管理系统
展瓶颈
快速增长的用户群

数据库系统处理能力不
快速处理海量信息足极高的数据存取速度

满足大量并发访问极强的并发访问能力

信息管理系统磁盘数据库管理系统主存数据库管理系统


主存数据库应用的可行性

经济可行性

 半导体内存大规模生产，动态随机存取存储器（ DRAM ）的容量越来越大，而价
格越来越低，这无疑为计算机内存的不断扩大提供了硬件基础，使得主存数据库的经
济可行性逐步成熟。 2000-2003年128M SDRAM价格

800
700
600
500
400 价格
300
200

技术可行性 100
0
2000 2001 2002 2003

 64bit 芯片的普及。系统最大寻址空间决定了数据库容量。
主存 : 32 bit = 最大 4GB 寻址空间
64 bit = 几乎无限的寻址空间
 高稳定性操作系统出现 UNIX 等操作系统发展到近年来已经非常稳定，可以承
受的住几个月，甚至一年的不停的运转。这样的可靠性能大大减少了数据库系统的风
险。


主存数据库应用模式 -- 嵌入式系统模式

IBM

火车站

智能交通控制系统电信通信交换系统大型 IP 路由系统

嵌入式系统
应用 1 应用 2 应用 n

…
API API API

卫星通讯系统
航空航天系统
主存数据库

实时嵌入式操作系统


主存数据库应用模式—混合模式
主存数据库和磁盘数据库混合使
热数据区
用成为
存储实时数据等
可以承担高速事务处理的关系型
数据库
热数据主存数据库服务器
(20%)

管理机制

冷数据
(80%)
磁盘数据库服务器
(Oracle, Informix, Sybase, DB2, …)

冷数据区
大型应用系统中， 80% 的访问是存储历史数据等
针对 DBMS 中 20% 的数据进行的


主存数据库应用领域

嵌入式系统模式应用
 实时系统领域
控制系统与自动化工程、电信通信、网络通信、航空航天、雷达信号处理、智
能交通管理、实时 GIS 系统、铁道工程、 POS 销售终端、医疗仪器、车载信息系统
、瘦客户机等

混合模式应用

 通信领域
 通信计费营帐系统，预付费业务，前台营业处理、实时网络管理系统、 CTI 技
术、 WAP 服务器、智能网络服务、增值服务系统 .
 多样化的网络终端服务系统
多为便携电脑、手机、携带终端、游戏机、网络电视等网络终端提供互联网服务
电子商务领域
电子商务网络运营商 , 实时行情显示、网上银行、网上证券交易系统、
航空订票
系统、国际贸易互联网谈判交易系统等大型的电子商务平台 .


主存数据库电信应用领域

财务分析经营分析市场分析

数据网管

CRM

传输网管
oss
主存数据库
BSS

话务网管

MSS
Web Log
Editor
门户认证
Web
Web Logs


二、 Altibase 主存数据库产品介绍

• Altibase 主存数据库
• Altibase DBMS 服务器特色
• Altibase 与商用磁盘数据库比较
• Altibase DBMS 复制功能
• Altibase DBMS 产品构成
• Altibase 应用领域


Altibase 主存数据库

 目前世界上最先进的主存数据库

 Altibase Co., Ltd 成立与 1999 年 11 月，先后与韩国电子
通讯研究院
和美国 CONSOCIO Inc. 合作

 目前已应用于韩国 80% 的电信厂商和运营商（包括韩国电信，
Samsung ... )


实时系统领域

实时系统

问题 Altibase 的增强

 10 倍之上的性能提高
 磁盘 DBMS 的局限
磁盘  强健的稳定性和可维护性
• 性能上的不满意
DBMS
• 对整个系统过重的负担
 对于实时处理系统没有额外的负
担

 通过复制技术实现容错服务
 由于应用的局限性造成的不通用
 使用工业化的标准（ ANSI SQL ）
 开发以及维护非常困难使开发更容易
用户定制
 系统可用性、灵活性和效率方面的  灵活的架构来反映用户不同的
降低
需求


Altibase 主存数据库的物理结构

Memory DB
Loganchor Datafiles
Table A Table C

Datafile 1

Altibase
Database Server Threads Log files

 检查点操作：同步内存和磁盘数据文件中的数据
 Loganchor ：储存磁盘数据文件和日志文件的相关信息
 磁盘数据文件， Loganchor 和日志文件保障了在事务失败 / 系统故障 / 媒体故障时可对数据库
进行完全恢复


Altibase 主存数据库内存结构

 Altibase 数据库内存领域 : 32K(217) Page 的集合

Local(Process) or Shared Memory  数据库系统信息的储存位置
 储存数据库产生的详细信息
Catalog Page  储存除自己之外数据页列表及使用信息
 启动及停止时数据库全面检查及维护变更信息

 储存实数据的储存位置
Data Page  由 Page Header 和 Page Body 构成
 Page Header : 维护相互之间列表的连接信息和类型 ,
以自身页码构成
 Page Body : 为了储存实数据分割成多个 slot
 Slot : 储存实数据的最终储存位置

 Altibase 主存数据库最大容量
 32 Bit O/S : 可扩展到 217 Page
Local or Shared Memory 均能自动扩展
 64 Bit O/S : 可扩展到 249 Page


Altibase DBMS 产品构架

Client & Server
Applications/Tools

Real-Time
Application Pgms

j 简洁的内存索引
E/SQL | CLI | ODBC | JDBC
IPC | UNIX DOMAIN | TCP/IP Data Replication 简直接的数据地址管理
Datafiles Altibase
Process or Shared Memory
直内存最佳数据结构
Catalog Page 内内存最佳算法
Log
anchor Data Page
(Tables and Indices)
Logfiles

Disk Structures
Physical Memory
Unlimited Database Size with 64bit

Altibase Product Architecture


单独使用 Altibase

独立 Altibase DBMS Server
将全部数据和管理驻留在内存
中.

Altibase DBMS Server

Hot Tables
(100%)
Altibase
Small sized DB DBMS App.

 针对需要高速处理的应用领域
• CTI or HLR
• 实时处理系统
• 自动化处理、智能交通


如何与磁盘数据库联用

Hot Tables,
Gathering Real-time
Data,
Shared Tables, etc

Hot
Tables
(20%)

Altibase DBMS Altibase DBMS
App. App.
Disk DBMS Disk DBMS
App. App.

Cold Tables
(80%)
Disk DBMS
(Oracle, Informix, Sybase, DB2, …)

Storing Cold Tables,
History Data, etc


Reference Site (V)
Altibase 适用方案
Hot Transaction App.

Migration

Performance-
hungry APs

Export Import
Data
Migration

Sync

Disk Based RDBMS Altibase Disk Based RDBMS

 选择时间消耗较大的的已有应用程序，转换成 Altibase 的应用程序
 为了优化内存大小，把应用程序使用的数据从 Oracle 提取，载入到 Altibase
 根据需要把在 Altibase 变更的数据反映到 Oracle
 数据提取 , 载入 , 应用程序执行等一系列 DB 工作过程自动化处理


Reference Site (V)
Altibase 适用方案 ( 注意事项 )

Altibase Oracle

record 条数 * ( data 长度 + 24 byte ) 基本 Data size +
Table ※ 24 Byte : 记录 Versioning 情况 PCTFREE(default : 10%) +
Record Header 的长度 PCTUSED(default : 40%)
Sizing
Data Sizing Sizing 后一般情况下 Altibase 比 Oracle 更少

Index 因为使用 T-tree ，只储存数据存在的同时拥有 Value 和 Rowid 的 B*+
Sizing 记录的指针，所以只需很少的空间 Tree ，所以需要很多空间

CPU  运用 Application Busy 决定

 Altibase 和 Oracle Pro*C Program 时句型几乎一样，
Application
所以只做一点的修改就能使用

 为了使用 Altibase ，首先要进行 data sizing ，必须确保内存可以容纳所有的数据和应用程序运行开
销。


Altibase DBMS 组成部分

ODBC JDBC ESQL SQLCLI LDAP XA
Client
Interface Layer
Communication Layer
Session
Extended
Manager Dictionary
Manager
SQL
Parser
Optimizer
SQL
Executor
Stored
Procedure
Module Utilities
Manager

DB admin
Query Processing Layer Monitor
Import/export
Replication
Lock Recovery Transaction Memory Checkpoint Log Index iSQL
Manager
Server Manager Manager Manager Manager Manager Manager Manager Audit
Mem Mgr.
SNMP
Storage Management Layer
Operating Systems
Sun IBM HP Windows RTOSs
HP-UX Linux
Solaris AIX Tru64 NT/2000 (VxWorks,QNX)


Altibase DBMS 服务器特色
综合了主存数据库领域目前已知的最先进的技术 .
Altibase DBMS Server Feature
存储管理

 用 MVCC (Multi Version Concurrency Control) 实现并发控制
• 使事务之间的冲突最小化 .
• 记录的读 / 写操作中不使用 Lock 和 Latch

 实现死锁检测
 保存点 (Implicit, Explicit)
 Fuzzy & Ping-pong 检查点
 支持动态、共享内存数据库结构
– 数据库在运行时可以自动扩展

 支持 T-Tree, 部分 B+-Tree, R-Tree
 为了系统的多样性，在内存中或者磁盘上支持多种数据文件的格式
• 数据文件和日志文件可以在不同的目录
• 数据文件可以由多个文件组成


查询处理支持完整的 SQL92 标准 .

 嵌套查询没有限制  扩展 DDL
 表 join 没有限制  查询优化 (CBO & RBO) 增强
 用 Hint 调节查询  支持复杂查询
 执行计划  支持分等级查询

聚合，数字，字符，日期，转换，其它（ Decode
多种内建函数
等）

日志 & 恢复

 基于 WAL(Write Ahead Logging) 的日志

 检查点
• 脏页写到磁盘上 .
• 调整日志信息 . ( 自动删除日志存档 ).
• 管理当前处理的事务的信息 .

 在线备份

 恢复的范围 : 事务失败 / 系统故障 / 媒体故障



应用开发环境

 提供标准 CLI, ODBC, JDBC.
 提供 Embedded SQL ( 预编译程序 )
• 类似于 Oracle Pro*C/C++  原来使用 Oracle 的开发者很容易适应，可以降低开发
和维护成本，减少开发周期 .
• 支持多线程客户端
 支持存储过程
 支持本地存储过程 (Native Stored Procedure)
( 嵌入式架构的替代功能 )
 支持 XA 接口 , 负载平衡
 R-Tree ( OpenGIS 标准 )
 提供各种工具
• Sql 交互工具 , dbadmin, audit, shmutil, …, 等等 .


Altibase vs. Disk DBMS
Altibase Disk based RDBMS
Main Memory RDBMS

ion Pro grams
Applicat
Disk-Optimized
RDBMS Excess Features Overhead
Altibase DBMS “Engine”
Engine
Process or Shared Memory
Catalog Page Search Translation Overhead Memory Copy Overhead
Run-
Data Page T ime D
atab
ase
Buffer Mgmt Overhead

 Memory Copy Overhead
• 硬盘 RDBMS 的 application 不能直接访问数据库内存缓存中的特定记录，所以把记录拷贝到内存进行操作。
但 Altibase 的所有的数据都存在于内存，所以直接访问特定记录。
 Buffer Management Overhead
• 硬盘 RDBMS 把数据读到内存缓存中使用时 , 需要内存缓存往硬盘写 old pages 和变更数据状态的工作。



数据查询算法本身就很简单
( 减少 CPU Time 占有率 )
CPU 减少系统的负荷
CPU

Physical Memory Physical Memory

Database
访问内存最佳的索引结构
( 使用 T-Tree ) Buffer
Tables Indices

数据 caching 没 Database
有多余的数据拷贝 Data Control Redo
files files files
DBS LOGS (Disk I/O) ，减少
Logfile n 了系统负
Backup DB Log
Logfile1 荷， Recovery 时 System tablespace User tablespace
Datafile 1 只发生必需的，最 Table tablespace Index tablespace
Log anchor 少 I/O Rollback tablespace Temporary tablespace


Altibase vs. Disk DBMS （内存管理）

 硬盘 DBMS 的查询最佳算法的基本在于减少硬盘 I/O 次数
 硬盘 DBMS 不能排除数据存在于硬盘的假设，所以使用了假设数据存在于硬盘的
最坏 (worst case) 情况的算法
 Altibase 的所有数据都存在于主存中，所以不需要考虑数据存在于硬盘的最坏情况，只需使用
最佳的算法访问数据

已有基于硬盘的 DBMS Altibase Main Memory DBMS

假设数据存在于磁盘数据常驻主存

复杂的查询算法简单的查询算法

增加 CPU Time 减少 CPU Time


Altibase vs. Disk DBMS （索引算法）

基于硬盘的 DBMS Altibase Main Memory DBMS

B-tree Index T-tree Index

• 逻辑地址变换成物理地址的工作 •无需把逻辑地址变换成物理地址
( 包含的数据页相当于入口的记录 ) ( 直接指向相当于入口的纪录的内存地址 )

B-tree Node T-tree node

B-tree Entry T-tree entry
Key-value RID

memory data block
Data page

Slot



 索引日志
• Altibase 一般不做对索引的日志，所以日志的量很少 .
 检查点算法
• 表面看起来只把脏页存储到磁盘备份数据区，其实为了对在线事
务处理施
加最小的影响，使用了 Ping-pong & 模糊检查点方法 .
 因为所有数据都在内存中，所以读取数据时没有相关索引的 I/O ，
提高了更新和删除操作的速度 .


Altibase vs. Disk DBMS （不间断服务构成方法）
Altibase Disk Based DBMS

Replication ( 利用 Network) RAC (Disk Clustering)
LG
LG

RAC
LG
LG

构成方法 Replication (OPS)

Disk Disk
Disk Clustering

体现难度简单复杂
比 Standalone server 比 Standalone server
性能低下程度
10% 不到 30 ~ 40%
高
低 (Disk Clustering H/W 费用 +
费用
( 无需另外费用 ) Clustering S/W 费用 +
RAC S/W 费用 )
特点 Table 单位数据库全部

系统扩展性容易 (N-way) 困难

容易体现多样的系统构成及 DR( 灾难恢复
出现 Cluster 的硬盘故障时没有应付方法 ,
优缺点 ) 系统 . 设计系统时 , 要考虑数据冲突 ( 提供
受到地域的限制 .
相应策略 )


Altibase vs. Disk DBMS （总结）
产品区分 Altibase DBMS Disk Based DBMS

数据模型关系型关系型
结构 Client/Server Client/Server
系统服务器结构 Multi-Thread Process
使用了内存最佳访问算法
索引结构使用 B*Tree
T-Tree
CPU 使用使用简单的查询算法使用复杂的查询算法
处理同量事率 CPU 使用量最小化 CPU 使用率高
务时系统性只在 Recovery 时发生最低限度的 I/O, Insert, Update, Delete 时发生直接的 Disk I/O ,
能 DISK I/O Insert, Update, Delete 时不发生直接的 Disk 数据 caching(Select) 时进行数据拷贝发生不必
I/O 要的 I/O
INSERT 5,740 350
事务处理性 UPDATE 5,898 323
能 (OLTP)
比较 SELECT 6,500 2,530
DELETE 5,502 340
利用 Network 的复制方法无需添加 RAC(OPS) 结构时 , 必须进行 DISK
体现方式
H/W ，可以容易的体现 Clustering ，体现起来比较复杂
性能组成服务器的性能下降不到 10% 组成服务器的性能下降 30~40%
不间断服务
需另行购买 RAC(OPS), 还有对硬件的 Disk
费用无需另外费用
Clustering 及 Clustering S/W 费用
缺点设计系统时 , 要考虑数据冲突被 Cluster 的硬盘故障时没有应付方法

服务扩展性体现方式利用 N-Way 复制在服务增加时容易扩展服务增加时 , 可能要更换服务器 H/W


Taiwan Chunghwa Telecom 测试结果

测试部门
 Telecommunication Laboratories BU8 PS Team

测试实验室环境
 SUN E4500 ,2GB main memory, 2CPUs, SUN OS 5.8.
 Access 100,000 records which include Number and Char type.

测试实验室结果

测试项目 Disk Based DBMS Altibase3 MMDB
Insert 100,000 records took 100 seconds 1,000 tps 7 seconds 14,286 tps

Update 100,000 records took 115 seconds 870 tps 5 seconds 20,000 tps

Delete 100,000 records took 123 seconds 813 tps 3 seconds 33,333 tps
Truncate Table took 2 seconds 1 second


Altibase 与商用磁盘数据库性能比较

 测试环境： Server: sun E-450
memory: 4GB
CPU: 2 * 400Mz
 测试部门：韩国 Altibase 公司和韩国三星电子
 比较产品： Altibase DBMS 和 Disk Based DBMS
 测试工具： TPC-B, TPC-H Benchmark
 性能标准： TPS (Transaction Per Second) ，每秒事
务处理量


性能比较—简单查询性能测试
TPC-B

TPS
900

800

700

600

500
磁盘 DBMS
400 Altibase3
300

200

100

0
1,000,000 5,000,000 10,000,000 数据量

测试结果： Altibase 处理能力比磁盘数据库快 10 倍以上


性能比较—简单查询性能测试 (NSP)
TPC-B

TPS
2500

2000

1500
磁盘DBMS
Altibase3
1000 Altibase3(NSP)

500

0 数据量
1,000,000 5,000,000 10,000,000

测试结果：使用 NSP 使得 Altibase 的处理能力有进一步的提升（ 2.5 倍）


性能比较— TPC-H 测试
什么叫 TPC-H Test ?

 TPC-H Test 是反映现代复杂商务情况的国际 DBMS 性能测试基准
 测试适用于无法预测数据和频繁变化的网络环境的 DBMS 的基准
 由 22 个复杂的 SQL 语句构成

倍数
35

30

25

20

15

10

5

01
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21 Q22 T PC-H

测试结果： Altibase 的复杂查询处理能力比磁盘数据库有整体的提高


TPC-H 性能测试 (Altibase VS Disk DBMS)

About TPC-H Test
 Demonstrates multiple aspects of a server's ability to process queries in order to give answers
to critical business questions of real-world.
 Evaluates a DBMS's ability to process unexpected data and apply to network environments with
frequent change.
 Consists of 22 of complex SQL statements.

QUERY Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12
ORACLE 285.54 2.95 93.18 6.33 48.53 23.18 44.38 24.26 97.51 24.54 4.94 134.68
BEST 83.35 0.27 5.97 1.99 27.2 14.78 6.54 20.95 26.62 14.14 1.46 6.26
ToDay 91.05 0.33 8.28 2.9 44.68 18.11 9.26 27.31 36.88 16.5 1.77 7.06

Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21 Q22
72.89 3.71 23.21 14.04 7.02 111.93 29.15 63.92 204.79 7.78
16.76 2.66 1.82 10.99 0.13 36.93 1.83 16.95 182.73 3.24
17.42 3.42 1.98 11.58 0.24 44.61 1.96 22.74 232.07 3.49


Altibase DBMS 复制特色
复制的必要性

高可用性
 当系统发生故障时，可以立即访问 down 掉的数据存储的复制体。

 可能是故障点 .
AP
可用性 = 1 – pn
•••

DBMS (p = down 机的可能性 )
例如：如果 p = 5%, 有复制的数据库系统
AP
的可用性增加到 99.75%.

负载平衡 ( 增强性能 )
 靠分配工作量到多个节点保证可伸缩性。

AP  会发生瓶颈 .
• 降低系统响应时间
•••

DBMS
• 限制系统吞吐量
AP


实现复制的方法实基于日志的复制

数据库产品的复制方式：
1. 在一个应用程序中执行复制 :
• 当服务器性能降低和发生故障时很难保持数据库的
一致性 .
2. 通过传送查询语句执行复制 :
• 负载平衡效率低，难以验证数据冲突
3. 通过传送执行计划执行复制 :
• 数据传输的增加大大增加了通信量 .
4. 通过转换日志为查询语句执行复制 :
• 转换和查询处理的成本很高 .
5. 通过将发送的日志转换为执行计划执行复制 :
• 需要转换成本，但是能够提高复制的性能 .
6. 像服务器恢复一样发送日志，执行复制 :
• 速度快，但是不能实现 active-active 模式 .

 Altibase 复制技术采用了读取储存事务内容的日志文件，并发给从复制服务器的同步方式 .
所以不会影响在主复制服务器进行的事物，只发生线程读取日志文件和创建事务并发送的负荷
，所以只要 CPU 资源允许几乎没有性能下降 .


复制特
性

拓扑结构  支持点 - 点的复制 .
 通过支持 N 向复制提供星型架构的复制拓扑结构 .
• 提高系统的容错、容灾能力
• 提供系统的负载均衡能力

 基于日志
• 在数据库日志的基础上实现复制使服务器的负荷最小化
• 复制时保持 standalone 性能的 90% 以上 .
 表级的复制
• 可以复制整个数据库中的表的一部分 .  提高操作效率

 实时复制
• 支持实时事务处理的实时复制简化实时服务的实现
• 提高可用性当系统发生故障时，可以立即访问 down 掉的数据存储的复制
体，这样可以实现系统服务的连续性 .
 高稳定性
• 检测服务器的故障和网络错误并进行适当的错误处理 .  通过复制恢复保持数据的一致性 .
• 现在 , 在 30 多个站点的 150 多个系统中正在运行着 Altibase 的复制系统


Altibase 复制特色
复制的内部结构

• 线程结构与服务同步 & 减少处理开销
• 包括管理器，发送器，接收器线程使占用的内部资源最小化

Altibase DBMS Server A REP_AB Altibase DBMS Server B

AB_Sender AB_Receiver

Active-Active Rep_Manager
AB_Receiver AB_Sender

Rep_Manager

Active-StandbyRep_Manager
AC_Sender AC_Receiver

REP_AC Altibase DBMS Server C


Altibase 复制技术

Point-To-Point Replication

Server A Server B Server C

Altibase Altibase Altibase
Table A 에
Insert, Update, Delete Table A Ta bl e A 의 X LO G 전 송 Table A Ta bl e A 의 XLO G 전송 Table A
Transaction 발생

※ Why Server B does not send XLOG transmitted from Server A to Server C?:
Because infinite loop can occur if Table A was replicated between Server A and Server C.

Solution using N-Way Replication

Server B Server A Server C

Altibase Altibase Altibase

Table A Ta bl e A 의 X LO G 전송 Table A Ta bl e A 의 XLO G 전송 Table A

If Table A is replicated among Server A, B, C Table A 에
Server A(Active) → Server B(Standby), Insert, Update, Delete
Server A(Active) → Server C(Standby) Transaction 발생


如何使用 Altibase 复制技术
 Altibase 的 DB 复制接口与 SQL 是相同的结构 , 简单、容易使用 .
 运营系统时 , 可以随意控制复制的 Create, Start, Stop ，所以容易运营及管理系统和服务 .
 设计时尽可能的考虑到了客户的复制运营及管理的容易性 .

 create replication rep1 复制对象 Creation
with remotehost, portno remotehost, portno
from localtableA to remotetableA,
from localtableB to remotetableB, …;
 drop replication rep1; 复制对象 Drop

 alter replication rep1 start; 复制 Start

 alter replication rep1 stop; 复制 Stop

 alter replication rep1 sync; 与被复制的服务器同步数据后 , Start

 alter replication rep1 quickstart; 不考虑之前状况，只考虑当前复制点
Start – 快速 Start

 alter replication rep1 drop table 停止复制后 , 删除复制 Table
( 对复制不能执行 DDL 语句 )
from user_name.table_name to user_name.table_name;
 alter replication rep1 add table 停止复制后 , 添加复制 Table
( 对复制不能执行 DDL 语句 )
from user_name.table_name to user_name.table_name;
 alter replication rep1 add host ‘remotehost’, portno; 停止复制后 , 添加 Host

 alter replication rep1 drop host ‘remotehost’, portno; 停止复制后 , 删除 Host

 alter replication rep1 Set host ‘remotehost’, portno; 停止复制后 , 变更 Host


Altibase Replication 配置方案
基于 DBMS 的功能划分
Altibase DBMS 2
( 当前 )
Retrieval
表 A 事务
Altibase DBMS 1 Active-Active 表 B 处理
发生
( 当前 ) 复制
Insert/Update 表 n
/Delete 数据
表 A
事务表 B
Altibase DBMS 3
表 n Activ (Active)
e-Act Retrieval
复制 ive 表 A 事务
表 B 处理

表 n
可扩展系统

• 通过基于 DB 服务器功能的划分很容易提供可伸缩性 .

• Altibase DBMS 1( 当前 ) -> Altibase DBMS 2( 当前 )
※ 很容易通过添加 Altibase DBMS 服务器来扩展服务来解决服务的 retrieval 负载增加的问题 .
• 很容易解决复制的数据冲突问题 .


Altibase Replication 配置方案
基于业务的功能划分

共享表管理服务器 A 专门的业务 A
DBMS 服务器
C D A
和共享表相关 Active-Standby E  共享表 : A
的 Insert/Update A C D  业务表 : C,D,E
/Delete 数据 B E

Active-Active
B 专门的业务 B
DBMS 服务器
A F G B
B Active-Standby
H
 共享表 : B
F G  业务表 : F,G,H
H

• 分别管理共享表，将共享表按业务特性分类来配置灵活的系统 .
※ 共享表 : 被大多数应用频繁访问的表，也就是热表 (Hot Table).



Primary-Standby Architecture

Application Application Application
Program Program Program

Replication Sync &
Replication
Altibase Altibase Altibase Altibase Altibase Altibase

Prim a ry Serv er St a ndby Serv er Prim a ry Serv er Sta ndb y Serv er Prim a ry Server Stand by Server

Active-Active Architecture

Application Program Separate Business T1 into
Transaction Group T11 and T21

T11 T21
Modified data of T11
Altibase Altibase
Modified data of T21

Activ e Serv er 1 Activ e Serv er 2
P rim ary Serv er fo r T11 P rim ary Serv er fo r T21
Sta ndb y Serv er for T21 Sta ndb y Serv er for T11



Primary-Multi Standby Architecture

Application Application
Program Program

Replication Replication

Sta ndby Serv er P rim ary Serv er St and by Serv er Sta ndb y Serv er P rim ary Server Fa il ure Sta ndby Server

Replication

Primary-Multi Standby Architecture using Propagator Server

Application Application Altibase
Program Program

Replication Replication Replication Replication

P rim a ry Serv er P ro pa ga t or Serv er St a nd by Serv er P rim a ry Serv er P ro pa ga tor Server
Altibase

Stand by Server


复制性能测试

 数据库复制 : 主数据库 (E450) ↔ 从数据库 (E450)
 复制时保持 standalone 性能的 90% 以上 .

吞吐量
25000

20000

Standalone(100)
Active-Standby(96%)
15000
Active-Active(90%)

10000

5000

0
1 2 3 4 客户端数


Altibase DBMS 产品构成

Admin 工具

 Admin 工具
• 执行所有的 Altibase 操作管理（例如 start 和 stop ），配置管理和各种监测。

 数据库创建工具
 共享内存管理工具

开发环境支持的操作系统

 应用程序编程语言 : JAVA, C, C++, …
 32/64 Bit : Solaris, HP-UX, AIX,
 接口环境 : Web 服务器， Web 客户端 Compaq, Itanium
 可以实现互操作的产品 : ORACLE, INFORMIX,  32 Bit : Linux, Windows2003, FreeBSD
DB2, … WebLogic, TMAX, Tuxido, …
 RTOS : VxWorks, QNX
 通信协议 : TCP/IP, Unix Domain, IPC


Altibase DBMS 产品构成

应用程序库

 Client-Server 应用 : SES(Embedded SQL), JDBC, ODBC, CLI( 与 ODBC 类似 )
 嵌入式应用 : 本地存储过程（ Native Stored Procedure ）

工具

 iSQL
• 提供 SQL 交互功能，创建、保存、执行 SQL 脚本，自动保存、执行最近使用的命令，保存和加载
iSQL 缓冲区中的 SQL 语句

 iLoader
• 以指定的格式下载和上传数据库数据的工具，下载的格式和 Oracle 和 SQL server 兼容

 Audit (for DB replication)
• 检查并确保本地 Altibase 系统和远程 Altibase 系统之间数据的一致性，检查并确保复制的数据库之
间的数据的一致性

 其它 – CheckServer 等等


Altibase 应用背景

技术特点应用背景

开放的平台和多种标准接稳定的处理大容量的事务
口
 高性能的星型复制技术低延迟，高实时性

 稳定、强健的系统特性
用户数和通话数大量增长下保持系统性能
 良好的可维护和易用性

提供故障发生的解决方法


Altibase DBMS 应用领域
通信领域

用户应用业务 H/W 复制交付日期备注

无线、有线 Internet 门户站点用户集成认证
HP 是 2002. 04 16CPU ， 40G 内存
， Nate

无线、有线 Internet 门户站点集成计费系统
SUN 是 2002. 07
， Nate

下一代 Rater ( 计费 ) 系统 IBM 是 2002. 09 32CPU ， 128G 内存

下一代 IP Mediation( 计费 ) 系统 IBM 是 2002. 09

用于 MPC 开发 SUN 是 2002. 06 Infravally 公司开发

用于 GIS ( 地理信息系统 ) SUN 否 2001. 12 Point I 公司开发

IMT2000 的测试系统，像 GGSN ，
COMPAQ 否 2000. 11 Soft teleware 公司开发
SGSN ， HA

DLR 系统 ( 已经实现商业化 ) SUN 是 2001. 12 ~ SEC 开发

SK Telecom 自认证系统 SUN 是 2002. 09 60 个有线、无线站点统一认证

充值网关 HP 是 2002. 12

会话管理系统 HP 是 2003. 03

DLR 系统 ( 已经商业化 ) SUN 是 2001. 12 ~ SEC 开发

用于 SCP/SMP ， KTICOM COMPAQ 是 2003. 02



通信领域


用于 IMT2000 的开发系统，智能网络开发设计中
COMPAQ 是 2001. 08 用于自己开发和测试
心

用于 SCP/SMP 服务 HP 是 2002. 08 使用 1:3 Active-Active 复制

用于 Internet 电话服务 SUN 是 2002. 11
用于 I-Man messenger SUN 是 2002.09
统一邮件平台 SUN 是 2002.09
客户统一认证 HP 是 2000. 11
用于 I-Man messenger HP 是 2002. 05
用于在线消息服务 , Hanmir SUN 是 2002. 07

用于 DLR 系统 ( 已经实现商品化 ) SUN 是 2002. 07 ~ 用于 SEC 开发 ( 出口日本 )

CDMA 的 HLR 客户管理系统 SUN 是 2000. 11 出口中国
用于电信服务系统开发 SUN 是 2001. 05
UM 的测试系统 SUN 是 2001. 07 出口中国

用于 DLR 开发 ( 正在进行商品化 ) SUN 是 2001. 10



通信领域


用于 SCP/SMP 开发 SUN 是 2002. 06 出口越南

用于电信系统开发 SUN 是 2001. 12

用于电信系统开发 SUN 是 2001. 12

用于认证系统开发 Linux 否 2002. 12

2002. 01
用于 PDE 系统开发 SUN 是

SUN 是 2003. 04
EASTCOM 用于 HLR 开发

是
江苏联通用于计费、营帐和结算系统开发 IBM 2004.8

否
吉林移动用于 1860 系统开发 IBM 2005.5



财经服务领域


行情数据收集 / 分析 / 服务 SUN 是 2001. 05 SUN E10000

HTS 用户认证 SUN 是 2001. 08

行情数据 RA （实时分析） SUN 是 2001. 06

用于 Interest Item 管理 SUN 是 2002. 07

用于 DR (Interest Item 管理 ) SUN 是 2002. 10

HTS 市场数据收集 / 服务 AIX 是 2001. 10

用于业务代理的市场数据服务 AIX 是 2002. 06

用于期货服务 SUN 是 2001. 12

用于市场状态服务 SUN 是 2002. 09

用于订单 / 合同搜索 SUN 是 2002. 07

用于市场行情服务 Unisys 是 2003. 03

用于市场行情 / 订单 / 签约 SUN 是 2003. 05



军事 & 其他领域


用于威胁目标搜索系统 NT 是 2000. 11

ITS ( 智能交通网络信息系统 ) SUN 否 2002. 01 数据采集服务器

用于 LBS （基于定位的服务）系统 SUN 是 2002. 03

在线彩票系统 , 巴西 COMPAQ 是 2003. 02

我们的合作伙
伴


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