以下文章作者为阿里云RDS产研团队
背景
2023年5月7日，阿里云瑶池数据库RDS MySQL和RDS PostgreSQL倚天ARM架构全系列目录价下调，最高降幅40%。产品商业策略调整的背后，是持续的软硬件协同技术优化带来的红利释放。
首先，ARM架构相对于传统的X86架构，在计算性能和能耗效率上具有较大的优势。阿里云RDS产研团队投入大量的研发资源，逐步优化ARM架构数据库的性能，使其可以更加稳定、高效地运行。随着技术逐步成熟，成本也相应降低，这使得降价成为了一个可行的选择。其次，伴随着信息化转型的改革浪潮以及云计算的蓬勃发展，越来越多的企业开始将数据库迁移到云上，对于高性能、低成本的云数据库诉求也越来越多。阿里云RDS倚天ARM架构数据库降价可以更好地满足市场客户需求，作为企业数据资产的重要载体，数据库的高性价比可以明显地降低企业TCO。
综上所述，阿里云RDS MySQL和RDS PostgreSQL倚天ARM架构数据库同时做到了成本更低、性能更优，使得ARM架构数据库具备极致的性价比，帮助客户降本增效，进一步推动云计算市场的发展。
RDS针对倚天ARM架构技术优化
■ 硬件层面
Prefetch预取策略优化
倚天710上默认的Prefetch预取策略不适合数据库的访问场景，RDS产研团队和平头哥芯片团队一起进行了针对性的调整，从预取算法的选择，预取量的控制，预取过程中对L2的使用等方面，选取了一组最适合数据库场景的预取策略。
■ OS层面
为了更好适配ARM架构，RDS内核团队和OS团队一起，根据ARM架构倚天710特点在OS上进行了深度调优。
❙ 调度算法优化
自Linux内核版本2.6.23以来，CFS(Completely Fair Scheduler)成为默认的Linux内核调度程序。CFS为了保证对每个可运行任务的公平处理，会通过累计 vruntime，保证任务调度的公平。在ARM服务上，频繁的线程调度会带来较大的性能开销。基于此，我们针对OS的调度策略做了针对性优化，重点对sched_min_granularity_ns, sched_wakeup_granularity_ns, sched_migration_cost_ns等参数进行了调整，保证RDS在ARM服务器下的性能。
❙ 开启代码段大页
在传统X86服务器上，为了保证MySQL的性能稳定，默认关闭了大页。在ARM服务器上，新版本的OS支持了单独的代码段大页，即只对代码段开启大页，数据段不使用大页，从而降低代码段的TLB miss率，提升性能。对于PostgerSQL引擎，无论ARM还是X86，默认都开启了代码段大页。
❙ 网卡中断优化
通过“网卡中断聚合”的方式，针对SMP IRQ affinity和RPS做了相关调整，主要减少在处理网络中断时频繁的上下文切换带来的性能损耗，将多个网络队列绑定到一个核上，聚合处理能带来CPU icache使用效率提升。大致示意图如下：
❙ 编译优化
在ARM服务器上，为了提升OS的运行效率，RDS内核团队和OS团队一起，在OS编译过程中引入了PGO(Profile Guided Optimization)的方式，针对数据库的典型负载，对OS进行针对性的编译优化，保证OS在数据库场景下的运行效率。
■ 数据库层面
❙ 编译优化
倚天710芯片支持了armv8.6指令集，数据库在编译过程中进行了相应适配，保证指令高效使用。同时在编译过程中启用了LTO(Link Time Optimization)和PGO(Profile Guided Optimization)，分别从代码链接优化和运行时profiling反馈优化两个方面，提升数据库的性能。此外，在内存管理上，采用的Jemalloc替换默认的内存分配机制，保障内存分配与回收的高效。
❙ 锁优化
锁冲突是数据库并发场景下最常见的性能瓶颈点，数据库内核层面结合倚天710芯片的特点进行了针对性的优化，通过重新设计spinlock的实现、优化指令操作等方式，有效降低了并发场景下的锁冲突问题。
❙ Double Write
MySQL数据库通过double write机制来保证数据写的安全性，但是double write机制也带来了更大的IO压力，特别是在云盘场景下。为此，数据库打通块存储和文件系统，实现了16K原子写的能力，在此能力的保障下，率先可以在ARM体系下安全地关闭double write，降级写IO的压力，极大提升IO Bound场景下的性能。
❙ 热点函数优化
数据针对并发访问场景下的典型热点函数进行了针对性优化，对包括：memcpy、crc32、hash_sort等热点函数进行了指令级的优化，充分发挥倚天710芯片的特点，保证数据库的性能。
❙ 特色场景优化
倚天710芯片在压缩场景下具有明显的性能优势，依托于倚天710芯片提供的硬件加速能力，RDS PostgerSQL在压缩表场景上进行了优化，开启压缩表后，在存储成本显著降低的情况下性能无退化。
倚天710为云而设计，体现云原生优势
倚天710 CPU是专门为云而生的云原生处理器芯片，主要体现在如下几个方面：
❙ 倚天710芯片无超线程概念，用户使用ECS规格享受的是极致的物理核性能体验，无论用户业务负载压力多大，均不会造成业务性能衰减。在此基础上，芯片设计充分考虑云用户不同规格虚拟机在性能上的可预期性，例如CPU缓存qos特性等，不同规格的划分均具备可预期的线性性能变化，帮助客户充分应对复杂的业务变化。
❙ 倚天710芯片与CIPU实现了1+1大于2的效果。倚天710将自身算力优势和CIPU IO优势结合，使得倚天ECS在用户业务场景取得了优异的性能表现。同时，通过以CIPU为核心的理念，倚天ECS的成本和稳定性均得到了很好优化。通过CIPU为核心，我们采用多单路的机型设计方式，在保证低爆炸半径的前提下，提升部署密度，有效降低倚天ECS使用成本。
RDS MySQL为例
经过深度优化性能超过普通自建MySQL
在经过一系列的软硬件优化以后，我们以一个规格为8C32G 100G数据的实例进行Sysbench跑分压测，其中RDS ARM指RDS on 倚天深度优化的实例、X86自建指客户基于X86架构的ECS实例自建同等规格数据库、ARM自建指客户基于倚天架构的ECS实例自建同等规格数据库，具体性能数据如下：
寄语
RDS产研团队经过软硬协同的一系列优化，使得倚天ARM架构数据库性能进一步提升并释放技术红利。在稳定性方面，RDS ARM架构规格承诺与X86一致的高SLA保障，高可用规格最高SLA 99.99%。产品功能和使用体验上也与X86规格完全一致，应用无适配门槛。期望未来给大家带来更多的技术上的变革，普惠RDS云数据库客户。
更多产品相关介绍详见官网：
https://www.aliyun.com/activity/database/rds_arm
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