Ibm solid db overview v6.3 20090320

IBM solidDB & solidDB Universal Cache

黄庆双
huangqs@cn.ibm.com
13911050825

IBM 软件部, solidDB

Ver. Dec. 2008 © 2008 IBM Corporation

IBM SWG – Information Management Software

关于Solid….

业界领先的内存数据库

92年成立， 10+年商用历程
Solid的客户包括Airbus、Alcatel、Cisco、HP、Motorola、
Nokia-Siemens、NEC、Nortel等几百个知名企业
超过三百万的应用部署
在通信行业广泛使用
快速、灵活、高可靠

2 IBM Confidential © 2008 IBM Corporation


Solid遍布各个行业的知名客户

BUSCOM
Unclassified, 45

Communications, 73
Automotive, 3
Publishing, 5
e-business, 5
Gaming, 6
Manufacturing, 10

Transportation, 13

Retail , 13

Cross-Industry, 64
Financial Services, 20

Public Sector , 21

Healthcare, 23 Education, 24



Solid在电信行业的应用
先进的OSS解决方案 Solid部分客户
– HP OpenView 系列
– Nokia Traffica
– Nortel Shasta
高可靠性应用平台
– Siemens TSP7000
– Nortel Siren
– NEC
智能控制
– SIP 应用服务器、Class 5 软交换、媒体网关、
IMS 控制器 (HSS..)
关键应用
– VoIP
– Push-to-Talk
– E-911
– Online Charging



IBM solidDB 产品系列
IBM solidDB Universal Cache
App App App
IBM solidDB
(standalone)

Applications

Universal Cache



IBM solidDB是…关系型数据库（RDBMS）

高性能数据库服务器
– 可扩展性强
– 基于多线程
– 并发控制 Client
– 支持标准：SQL、ODBC、JDBC Application(s)
– 乐观锁和悲观锁
ODBC SA JDBC

基于事务
– 自动恢复
– 完整的事务处理（ACID）

可嵌入至应用程序
– 最小内存开销： ~5MB
– 广泛的平台支持
– 链接库或C/S模式
– 零维护



solidDB: 全功能的关系型内存数据库
通讯:
ANSI SQL89, SQL92 及SQL99 • Client/Server
ODBC、JDBC 驱动, SA（Solid API) • 链接库
存储过程
JDBC ODBC SA
触发器和事件
完整的事务处理 (ACID)
并发控制 Solid
Solid
事务级别控制
内存基于磁盘
基于成本的优化器的
引擎
多线程数据库引擎引擎
Unicode
在线备份
自动失败回滚
批量加载数据
数据导出工具永久数据
内建计划调度
图像管理工具
对 BLOB和CLOB 数据类型的强大处理空间要求
磁盘数据库 • 数据库程序：3M
能力 • 完全的检查点 • 最小RAM要求：5M
支持多种平台 • 完全的日志 • 最小数据库文件：1M



特点：
内存和磁盘混合型数据库
远程访问
App App App App
双引擎数据库

solidDB
ODBC SA JDBC
内存数据库

API
磁盘数据库 Client RPC
表的存储位置确定基于应用 TCP/IP

考量
链接式应用
对应用程序透明 App App Server RPC
查询操作可以同时访问两种
SQL engine
类型的表连接其它

solidDB
检查点机制相同，只有一份 In-memory 节点

Flow
db engine Disk-
数据文件 In-memory
based
db engine
性能最大化 tables 连接HA

HSB
节点
易于优化 Disk storage manager

数据库文件
检查点
第一款混合型数据库！
第一款混合型数据库！日志



solidDB 支持的表类型
表类型特点创建方式

持久型内内存表默认类型，数据存储在内存中，并有磁盘 CREATE TABLE tab_name
存表映象； (col_1 INT, xxxx) STORE
支持Log和Checkpoint持久化机制； MEMORY
支持行级锁、表级锁和事务隔离级别或DefaultStoreIsMemory=Yes
全局临时所以数据存储在内存中，没有磁盘映象；不支持 CREATE TRANSIENT TABLE
内存表 Log和Checkpoint持久化机制； tab_name (col_1 INT, xxxx)
支持行级锁、表级锁和事务隔离级别；全局可见
性能比持久型内存表好；
数据不复制到HSB的备节点；
局部临时所以数据存储在内存中，没有有磁盘映象；不支 CREATE TEMPORARY TABLE
内存表持Log和Checkpoint持久化机制； tab_name (col_1 INT, xxxx)
不支持行级锁，会话级可见；
性能在所有表中最好；
数据不复制到HSB的备节点
持久型磁数据存储在磁盘中，支持Buffer Pool； CREATE TABLE tab_name
盘表支持Log和Checkpoint持久化机制； (col_1 INT, xxxx) STORE DISK
支持行级锁、表级锁和事务隔离级别；或DefaultStoreIsMemory=No



IBM solidDB 内存数据库性能

solidDB 6.0 内存数据库企业级磁盘数据库

160,000
solidDB内存数据库能
140,000
120,000 高达10倍的性能
100,000
MQTH

80,000
60,000
40,000
20,000
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1,000 1,100 1,200
时间 [s]

TM1 v.4.0.1 基准测试(2008-2-6)，10分钟的预热和20分钟的采样。
128 个并发客户端模拟10万个移动电话用户。
solidDB使用异步日志，链接库模式，每5分钟执行检查点。
IBM 刀片服务器：2个2.66GHz Intel Xeon双核CPU、4GB内存、
Windows Server 2003 RR SP2。



solidDB内存数据库引擎的性能
与多处理器的扩展

IBM solidDB 内存数据库引擎 TM1 基准测试：

80,000 模拟HLR 1百万用户数，
66910 70,000 80: 20读写比例的工作负
60,000 荷； 8个双核AMD
50,000 CPU；SuSe 10平台

MQTH
36533
40,000
30,000 与solidDB 6同一台机器上
18449 20,000 32个客户端并发
6518
10,000
0 MQTh = 每秒完成的事务
1 2 4 8 （TPS）
双核CPU数量

solidDB 6.0 内存数据库引擎



业界领先的高可用功能：
Solid HSB（电信级的高可用集群功能）

高可用数据库
应用程序 – 满足5个9或6个9的高可用环境
– 同步的（或异步的）自动事务复制
– 1+1 冗余拓扑
事务读写操作读操作 – 对应用程序透明的失败切换
快速切换
– 1秒内的失败切换
易于实施
主数据库从数据库 – 无需专门的硬件

事务 – 可使用低配置的机器
支持轮替式升级

符合SAF规范 (www.saforum.org)
同步/异步复制
可选的数据安全级别
自动恢复功能



solidDB HSB 复制模式
1-safe 及 2-safe 复制

激活备用
1-safe
提交
OK 事务同步异步复制
异步复制
+ 事务提交响应时间短
+ 事务提交响应时间短
OK -失败接管时，可能会丢失事务
-失败接管时，可能会丢失事务

响应时间
主节点从节点
数据库数据库

2-safe
提交事务同步同步复制
同步复制
+ 失败接管时，不会丢失事务
+ 失败接管时，不会丢失事务
OK
OK - 事务提交响应时间稍长
- 事务提交响应时间稍长

主节点从节点
数据库数据库



solidDB HSB 性能 vs 单点数据库性能

TM1基准测试：
– 单点solidDB数据库（同步日志模式）对比
– solidDB HSB双机架构（2safe同步复制模式）

3500
3269

3000

2500

2034
事务/秒（TPS）

2000
R20W80
1465 R80W20
1500

1000
711

500

0
单点数据库（同步日志） HA双机架构（同步复制模式）

solidDB HSB数据库比单点数据库更快



solidDB HSB 透明失败切换

独有的TF技术
应用程序
Transparent Failover (TF)

在切换后，保留Connection或Session 虚拟连接

信息
ODBC/JDBC
ODBC/JDBC驱动自动识别可用数据库，驱动
无需虚拟IP TF
实际连接实际连接

在API级自动完成失败切换和状态转
换，对应用程序透明
主数据库从数据库
即使数据库系统发生了Failover，应用 HA

程序也不会中断，不影响应用程序对外
提供服务异常主数据库



solidDB HSB 自动负载均衡功能

集成负载均衡功能
应用程序
主数据库可读可写，从数据只读

读/写只读对应用程序透明，由数据库驱动自
动将部分只读事务分发到从数据库

充分利用从数据库的硬件资源

主数据库
HA
从数据库提高系统的吞吐率



solidDB HSB性能：
负载均衡 (80% 读, 20% 写)

TM1 - solidDB 6.0 Beta (DBE) - Test:R80/W20
(2CPU/4core server)

25000

20000

15000 Standard HSB
Clustered reads 25%
10000 Clustered reads 50%

5000

0
1 4 16 64
# of Concurrent Clients

挖掘“备用”数据库的读性能以提高系统吞吐量 >60%(该测试)
备数据库不再只是“空闲”的备用数据库…



solidDB HSB性能：
负载均衡(100% 读操作)

TM1 - solidDB 6.0 Beta (DBE) - Test: R100
(2CPU/4core server)

60000

50000

40000
Standard HSB
30000
Clustered reads 50%
20000

10000

0
1 4 16 64
# of Concurrent Clients

读操作密集型的事务大量并发（C/S模式），更能体现solidDB负载均衡优势
两个数据库节点能提供2倍吞吐量



总结：IBM solidDB 关系型内存数据库

极高性能
– 微秒级的查询响应速度
App App App – 每秒以数万计的事务吞吐量

超高可用性
– 失败识别和切换时间低于1秒
– 高达99.9999%的可用性

低成本
– 容易实施和部署，完全支持数据库标准和接口
– 零维护和管理
IBM solidDB – 低开发成本、能充分继承现有的数据库经验和
技能



IBM solidDB 产品系列
IBM solidDB Universal Cache
App App App
IBM solidDB
(standalone)

Applications

Universal Cache



IBM solidDB作为前端应用－ solidDB Universal Cache
solidDB作为前端内存数据库，提供...
App App App
– 快速响应，加速访问关键数据
– 更高的事务吞吐率
– 读写操作
– 与后台数据库双向复制增量数据

后台数据库提供...
– 存储所有数据
– 与前端solidDB双向双向复制增量数据
Universal Cache – 写事务的高吞吐量
– 其他应用、OLAP

场景...
– 电子商务
– 股票交易
– 电信计费
– 数据采集



solidDB Universal Cache 包括什么？

1 • 内存数据库：关系型的内存数据库
提供高性能

Universal Cache
4 • GUI 工具：用于配置和监
控数据的同步 2 • solidDB 代理：读取内存数据
solidDB agent 库的事务日志，并与指定的后台
数据库代理通信
management
console

backend 3 • 后台数据库代理：读取后台数据
库的事务日志，并与solidDB代
database agent
理通信



solidDB Universal Cache 如何工作？

App App App

solidDB Universal 应用可以同时连接到内存数
2 Cache 从后台数据库加
3 据库和后台数据库进行存取
载关键性能数据和修改数据

Universal Cache
管理员确定关键性能的 solidDB Universal
1 数据，并配置Cache 4 Cache与指定的后台数据
库之间双向复制数据



Universal Cache 管理工具

Universal Cache



solidDB Universal Cache – 复制模型

按条件Cache部分数据
1:N 单表对应多份只读Cache
1:N 单表对应多份可读写Cache
– 自定义冲突处理机制



solidDB Universal Cache – 双机部署

Default HA
NOTE THE
LOCATION

solidDB solidDB solidDB
Primary Secondary

Front-end Front-end
solidDB JDBC driver
Active Standby
CDC for solidDB
CDC
Management Front-end
Console
solidDB JDBC driver

CDC CDC for solidDB
CDC management node CDC Management
JDBC driver
Console CDC
JDBC driver

CDC management node
Data server
Data server
Back-end
Back-end



solidDB to solidDB 节点间复制

N-Active复制
多节点扩展

表级复制

负载均衡

高可用



solidDB Cache在电子交易/订单系统中的应用

订单/历史信息
查询/在线预订
/数据归档

SolidDB：
– 查询有效的航班信息、酒店预订信息等等
– 查询价格、时间、座位等具体信息
– 预订、下达订单、更改、取消

Cache

DB2 or IDS :
– 客户资料
– 订单信息、历史记录
– 报表、分析、商业智能



IBM solidDB Universal Cache: 支持平台和后台数据库

App App App
支持平台
– AIX, HP-UX, Linux, Solaris, Windows

支持后台数据库
– IDS V11.50.3 on AIX, HP-UX, Solaris, Linux,
Windows
– DB2 LUW (V9.1, V9.5) on AIX, Windows,
Universal Cache Solaris, Linux, zLinux
– DB2 z (V7, V8, V9) on z/OS
– Oracle (9i, 10g, 11g) on AIX, HP-UX, Solaris,
Linux, zLinux, Windows
– Sybase (V12.5.4, V15) on AIX, HP-UX,
Solaris, Linux, Windows
– Microsoft SQL Server



客户案例：solidDB in PDSN
项目背景
-- 中国某电信运营商 3G项目，全国20多个省公司在使用solidDB
-- solidDB作为接入认证服务器的数据库

项目描述
-- 采用标准的ODBC/JDBC接口开发
-- 整个开发周期很短
-- solidDB工程师提供现场开发支持辅导
-- 2008年10月份上线到现在，solidDB运行良好

solidDB的优势
-- 基于标准的数据库语言和接口，开发、移植方便
-- 轻量、可嵌入
-- 极高的事物处理性能（传统数据库的数倍乃至10倍）
-- 同等性能要求情况下，硬件成本降低
-- 同时提供磁盘/内存数据库，软件成本降低
-- 多年电信系统的经验，数据库稳定可靠（1秒钟的切换时间适合电信应用）
-- 有竞争力的价格和合作方式
-- 非常好的技术支持和开发支持



客户案例：IBM solidDB 支撑3千7百万的用户
语音相关服务
如语音邮件

路由：指定SIP应用服务的重定向目
MRS
标，如语音邮件系统，从某个用户
SIP PROV MR HLR 的电话号码，通过SIP发送重定向目
标信息至终端设备（如移动电话）
Standby Server

Primary Server
KEY
用户信息存取：收到来自HLR的新
提供服务
SIP solidDBtells
SIP module
PROV:
MR: 媒体资源用户信息后，solidDB为SIP应用服
Gateway solidDB MRS: 媒体资源服务器
solidDB指示
which MRS to
SIP模块连接
connect
UPS: 用户数据服务器务器提供用户信息快速存取服务
哪个MRS
城市 2 城市 n
UPS in City 1
UPS 2 UPS n
可便携号码：使得用户在不需要更
换电话号码的情况下，在PSTN与IP
网络之间切换服务变成可能

3千7百万用户（每个城市）
20微秒的查询相应
24x7x365在线服务，上线后至今未出现异常和重启



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