在2017在线技术峰会“阿里开源项目最佳实践”上，阿里云数据库内核专家赵建伟(冷香)为大家带来了“AliSQL开源功能特性”的演讲。本文先简要介绍了AliSQL以及其开源背景，重点说明了AliSQL已开源的功能，包括Sequence Engine、TokuDB引擎支持和秒杀优化等，最后对AliSQL用户ISSUE和典型问题作了解答。
3月1号下午，云栖社区将迎来2017在线技术峰会——“阿里开源项目最佳实践”。来自淘宝、天猫、阿里云、蚂蚁金服的8位项目核心成员将现场剖析阿里开源项目背后的技术实践，分享开源经验。其中，阿里云数据库内核专家赵建伟(冷香)为大家带来了“AliSQL开源功能特性”的演讲。本文先简要介绍了AliSQL以及其开源背景，重点说明了AliSQL已开源的功能，包括Sequence Engine、TokuDB引擎支持和秒杀优化等，最后对AliSQL用户ISSUE和典型问题作了解答。
以下是精彩内容整理：
AliSQL是基于MySQL官方版本的一个分支，由阿里云数据库团队维护，目前也应用于阿里巴巴集团业务以及阿里云数据库服务。该版本在社区版的基础上做了大量的性能与功能的优化改进，增加更多监控指标，并针对电商秒杀、物联网大数据压缩、金融数据安全等场景提供个性化的解决方案。在通用基准测试场景下，AliSQL 版本比 MySQL 官方版本有着 70% 的性能提升；在秒杀场景下，性能提升 100 倍。
AliSQL简介
AliSQL 于2016年10月份正式开源，我们也同步了github的开源地址：
https://github.com/alibaba/AliSQL，也得到了数据库相关的开发人员或DBA的关注，线上也收到了1700多个star。
按照内部制定的节奏，我们希望开源的AliSQL能持续地保持活跃，所以在主页上可以看到Release Notes自9月15号以来，一直不断地更新，Release Notes中有详细的本次发布的相关内容、使用方法和注意问题， 4月1日我们也将有重要的features发布。
AliSQL 也在主页提供必要的信息。最初的基础版本希望领先于官方版本，以及在性能上有质的飞跃，希望在特定场景下我们是遥遥领先的，所以我们给出了benchmark测试样例，在特定场景下有一些特定的优化，比如淘宝秒杀，我们专门做了benchmark，相对于其它分支有很大提升；16年11月份，我们合并了ToKuDB引擎，AliSQL以及官方提供的RDS上都是支持ToKuDB引擎的，ToKuDB引擎对于大数据、物联网等数据量大的场景下，会有很大的压缩比，所以在特定场景下ToKuDB的支持也做了配套工具的改良，如AliSQLBackup，多引擎支持上，我们希望对用户是透明的，也开放出物理备份的工具在github上；我们也提供DOC文档，其中Sequence Engine这个feature，在官方和业界MySQL分支上都还没有这个功能，我们提供从设计到语法到使用配套工具，以及非常详细的中英文文档，用户可以在主页上看到一级的重要链接，对大家使用AliSQL有一定帮助。
AliSQL开源背景
AliSQL并不是一个从零开始的项目，它起于开源，汲取社区红利，拥抱开源，促进社区发展。
AliSQL社区背景是基于官方大版本(MySQL & MariaDB)，紧跟小版本，汲取不同开源分支(Percona，MariaDB)技术红利。集团背景是基于Alibaba集团业务进行性能的改进。
AliSQL已开源功能介绍
Sequence Engine
最初想法是在集团大范围使用MySQL之前，使用Oracle时大量使用Sequence，Sequence用来生成单调的文件，文件又被业务方进行包装加上日期或用户标识，便于进行天然用户维度的分库分表。这样大范围推广MySQL时，我们发现使用上不舒服的地方，如果想定制化递增的补偿等，相对于Orcale或Pg提供的Sequence有一些不足，基于此，我们在MySQL上移植Sequence特性，希望在语法上兼容到其它相关数据库。
我们提供的语法基本和Orcale类似，在获取MAXVALUE提供两个语法，一是SELECT FROM sequence，一是SELECT FOR sequence，FROM子句希望兼容到现有MySQL方法，FOR获取方法同时也兼容了SQLSERVER的方法，我们先行在这部分做了兼容和支持，现在AliSQL可以用SELECT MAXVALUE FOR sequence获取下一个值，每一次都会迭代步长，如果用SELECT MAXVALUE FROM sequence，获得的是定义的数据，本身sequence在AliSQL中提供这样的语法，在设计阶段基于sequence engine实现语法，sequence本身设计是通过sequence handler来访问。数据存储是以一张二维表的方式，所有属性保存在一行上，sequeence初始化是，先创建一张表，再插入一条记录，如果在create sequence中设置了cache，我们会在sequence handler保留cache，从sequence获取nextvalue时，只需迭代cache里面的值就可以了，不需要访问sequence handler底层基表，每当迭代nextvalue会有cache用完时，会面临sequence的更新，SELECT语句内部已经变成update语句，另外，sequence获取的值是不允许回滚的，所以我们开启了Autonomous transaction，我们也将sequence的逻辑备份更改成create table+insert语法。
TokuDB引擎支持
TokuDB引擎是在10月份版本释放出来的，在特定场景下可以有非常高的压缩比，有一些单机数据库在云上的客户，数据增长飞快，我们也希望在有限资源下尽量减少分库分表的需求，不断地压榨单机所能提供的资源；异步写、Sata 盘亲合，吞吐量很高；事务 ACID 完整支持，并没有牺牲任何事物特性；支持Secondary Clustering Index，在innoDB或其它树形结构上，对二级索引使用上，如果查询牵涉到二级索引以外的字段需要回表，如果主表与二级索引顺序反差比较大，回表就变成非常离散的图，为了减少离散图的情况，在TokuDB树形结构上支持cluster。
秒杀优化
秒杀减库存并没有并行性可言(维护事务特性的情况下），10w的集中库存放到1s内减完是不现实的，应用服务器的反应是增加连接，大量的请求导致CPU无法调度，当数据库请求越来越慢时，应用服务器的线程会被耗尽，请求如果满足不了，会增加更多的数据库连接，这就是常说的雪崩效应，雪崩是没有办法缓解的，如图，当请求到2000量级时，数据库基本没有办法响应。针对这个情况，我们做了排队机制，当绵羊并发性可言时就不要消耗任何CPU等资源，在server上进行排队，排队只消耗内存，保证数据库请求到达率很高的情况下还有比较稳定的响应跟吞吐量。
TABLE/INDEX STATISTICS
我们还增加了一些统计信息：
- Table的统计： 核心业务的读写比例如何，后期的扩展性是读写分离，还是水平拆分哪个更适合，基于数据分析业务模型，在架构上做出数据库规划，在容量提升过程中是非常好的数据指导。
- Index的统计： 索引使用的频率和效率，哪些索引根本没有使用， 可以drop掉。
Persistent AUTO_INCREMENT
在自增组件上，我们也做了feature，自增组件维持内存的值，获取值时会在内存中作计算，得到下一个值，插入时以此值插入到数据库当中。初始化过程是逻辑的初始化，数据库在这个表启动时初始化Table对象时，从表中选择MAX ID作为当前值，每次启动都会从表中获取当前最大值作为当前内存基准值使用，在历史数据归档导致数据冲突的背景下，我们提供了innodb_autoinc_persistent和innodb_autoinc_persistent_interval两个参数配置，每次变更的AUTO_INCREMENT进行一次持久化，持久化位置为root page PAGE_MAX_TRX_ID官方保留位置，目前已经合并到mariaDB。
Semisync优化
Semisync希望在主备部署的过程中，如果主库提交时数据库写入日志能够传输到备库，传完返回ACK在进行提交，保证主库数据的持久化及时传入到备库。我们做了Semisync静态编译优化，也做了LOCK_log锁优化（LOCK_end_position)。
表级别并行复制
我们也在AliSQL开源了表级别的并行复制，对DBA来说，备库delay是很困扰的问题，影响数据库安全和恢复时间等。我们在官方SCHEMA级别并行复制基础上，提供了TABLE级别的并行复制，并不须要求是不同数据库，只要是不同的表，就可以做到并行复制。
IO限速
IO限速提供了以下两个信息：
- 统计信息：Logical_read、Physical_sync_read和Physical_async_read，可以对当前SQL执行过程中产生多少读取、IO操作和逻辑操作有比较直观的、可量化的信息；
- SQL 物理IO限制：“Set rds_sql_max_IOPS= 100;”，可以达到当前执行的100/S IOPS。
动态加字段（next release)
我们希望在简单的加字段过程中做到动态的完成，通过变更innoDB记录格式，在原本格式上增加了N_fields，N_fields代表记录中一共存储多少字段，通过这种方式加字段后，会发现每一条记录里可能的个数都不一样，所以我们加的每一个字段都是“非”，必须加在最后面，如果数据字典比记录fields值多，我们要填充len值，图中新的记录格式变更字段只需很少的时间，因为其中只需做数据字典结构的变更，数据本身不做任何迁移和变更。
AliSQL用户ISSUE和典型问题
- 编译指南：现阶段不支持WINDOWS、不支持embeded，我们也提供了AliSQL Compiler Guide，guide中详细介绍AliSQL在编译过程中需要的环境和参数。
- 参数优化：
我们给出了不同配置规格参数的样例供用户参考，其中有以前没有公开的，也是后面要逐步开放的。
- 秒杀使用指南：
针对特别的page，我们提供详细介绍和测试脚本供大家参考。
