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10 月 2 日，国际事务处理性能委员会（TPC）宣布：在最新发布的 TPC-C 排行榜中，蚂蚁金服自研数据库 OceanBase 位列第一。InfoQ 记者第一时间采访到蚂蚁金服研究员、OceanBase 主架构师杨传辉（日照），请他解读这份 TPC-C 榜单，同时介绍 OceanBase 积累九年多才正式参与 TPC-C 打榜的过程和意义。 请从专业性和权威性，参与标准和参与流程上，介绍一下 TPC-C 的测试结果，对于数据库厂商来说意味着什么？ TPC 是由数十家会员公司创建的非盈利组织，成立于 1988 年，总部设在美国，图灵奖得主 Jim Gray 是奠基人。TPC 的成员主要是业界主流的计算机软硬件厂家，其职责是制定企业级应用基准测试考评的标准规范，并且衡量整体系统的性能和性价比，管理测试结果的认证和发布。Oracle、IBM、微软等公司的多个数据库产品曾多次参与这个测评并且是主要领先成绩的保持者。TPC-C 是 TPC 组织制定的关于 OLTP 数据库事务处理能力的基准测试，金融、电信、政府等关键领域的客户一般参照 TPC-C 结果来衡量各个数据库厂商的事务处理能力。 只有在 TPC 官方网站上得到认证，得到国际机构审计的测试结果才是 TPC 机构认可的测试结果。TPC-C 认证要求非常严格，大到性能、功能、数据一致性和容灾能力，小到测试过程中使用过的鼠标键盘价格，都需要严格披露，确保测试可复现且与真实业务场景保持一致。OceanBase TPC-C 仅仅认证过程就花费超过半年时间。 数据库的核心能力包括性能、成本、功能、生态等等，而 TPC-C 是全球 OLTP 数据库最权威的性能测试基准。TPC-C 登顶是每个 OLTP 数据库厂商的梦想，登顶意味着具备世界级的事务处理能力，能够满足无论是互联网还是金融、电信、政府等关键领域的核心系统的事务处理需求。目前在 TPC-C 指标上，蚂蚁金服是唯一一家中国上榜企业。 OceanBase 此前参与过该基准测试吗？取得的成绩是什么？ 几乎每个 OLTP 数据库都会在测试环境中跑 TPC-C 基准测试，OceanBase 也不例外。虽然 OceanBase 在阿里巴巴“双十一”等业务场景中积累了非常好的高并发事务处理能力，但 TPC-C“打榜”难度非常之大，OceanBase 积累了九年多才选择正式参与 TPC-C 打榜。 ...

自从蚂蚁金服自研数据库OceanBase获得TPC-C测试第一名后，引起了行业内外大量关注，我们衷心的感谢大家对OceanBase的支持与厚爱，也虚心听取外界的意见和建议。为了让大家更好的了解测试的技术细节，我们特意邀请了OceanBase的核心研发人员对本次测试做专业的技术解读，本文为第一篇，后续文章也将于近日对外发布。OceanBase于2010年立项，九年来，研发人员一步一个脚印，不断的对OceanBase做出改进以及增加新的功能。OceanBase也从服务于支付宝开始，逐渐对外开放，为广大的各行业客户提供服务。在这个过程中，我们希望外界对OceanBase的实力有更直观的了解，让客户对我们的产品更有信心，TPC-C测试为我们提供了一个绝佳的舞台。 通过本次测试，我们发现了OceanBase的一些不足之处，比如，之前的单机数据库只能通过增加CPU、内存等来提高处理能力，OceanBase通过分布式架构，可以让大量的普通硬件设备像一台电脑一样处理数据，想提高性能只需增加设备即可，但是，OceanBase在每台设备上的性能还有不少提升空间；另外，OceanBase支持的功能、易用性、数据库生态相比业界标杆还有一些差距。 接下来，OceanBase将在两个重点方向上发力，一个是兼容Oracle数据库提供的各种功能，方便客户切换使用不同的数据库，另一个是提升OLAP处理能力，也就是数据分析挖掘等方面的能力，用同一套引擎同时支持OLAP与OLTP，完善OceanBase在大数据处理方面的能力。 后续，我们还将开源本次TPC-C测试工具，希望与业界同行多多交流，共同探讨数据库技术的发展与未来。 正文网络上有很多介绍TPC-C benchmark的文章，而且某些数据库厂商还声称自己进行了TPC-C测试，还获得了单机百万级tpmC、分布式千万级tpmC等等。真实情况究竟是怎样呢？ 就像很多人知道的，国际事务性能委员会（TPC）组织是数十家会员公司创建的非盈利组织，TPC-C是TPC组织制定的关于商品销售的订单创建和订单支付等的基准测试标准，是数据库联机交易处理系统（OLTP）的权威基准测试标准。TPC-C有5种事务，每种事务有规定的比例，分别订单支付不低于43%，订单查询、订单发货和库存查询各不低于4%，其余则为订单创建(不高于45%)，tpmC值是订单创建事务每分钟执行的数量。 TPC-C benchmark测试必须通过TPC组织的审计（准确地讲是TPC-C组织认可的审计员的审计），通过审计的TPC-C的结果，其完整详实的测试报告（包括测试厂家、数据库版本、详细的软硬件配置、测试过程等）将公布在TPC组织的网站（ www.tpc.org ）上。没有通过TPC的审计而擅自声称自己通过了TPC-C测试、获得XXX tpmC，不仅是侵权，也是不合法的。除了OceanBase，目前在TPC网站上还没有看到任何一个国产数据库的TPC-C benchmark的测试报告，无论是完全自主研发的，还是在开源基础上修改的。 为什么TPC-C benchmark测试必须要通过TPC组织的审计呢？这还得从TPC组织的诞生说起。1980年代数据库联机交易处理系统即OLTP（Online Transactional Processing）出现后，极大地推动了诸如自动提款机（Automated teller transaction，ATM）等联机交易处理系统的发展。每个数据库厂商都试图向客户证明自己的系统性能最好、处理能力最强，但由于没有统一的性能测试标准，更没有谁来监督性能测试的执行和结果发布，一方面客户无法在不同系统之间进行比较，另一方面数据库厂商各自的性能测试数据也没有足够的说服力。 1985年初，Jim Gray联合24位来自学术界和工业界的同仁发表了名为“A Measure of Transaction Processing Power”的文章，提出了一种在线事务处理能力的测试方法DebitCredit。DebitCredit定义了数据库性能benchmark的一些关键特征（ http://www.tpc.org/information/about/history.asp ）： 定义了被测系统的功能要求而不是软件硬件本身规定了被测系统的扩展准则，即性能与数据量相匹配规定被测系统的事务需要在指定时间内完成（比如95%事务在1s内完成）把被测系统的整体成本纳入性能benchmarkDebitCredit为数据库的联机交易处理系统性能建立了统一的、科学的衡量标准，后续相关的benchmark基本都以此为基础发展而来。然而一些厂商却删掉DebitCredit标准中的一些关键要求后进行测试以便获得更好的性能值（这种做法现在也被一些国内数据库厂商用在TPC-C benchmark测试上），这导致数据库的联机交易处理系统性能的衡量标准并没有真正统一：如果说Jim Gray等人为数据库的联机交易处理系统benchmark制定的一个法律（DebitCredit），但却没有执法队伍来保障法律的执行。1988年TPC组织的创始人Omri Serlin（ http://www.tpc.org/information/who/serlin.asp ）成功地说服8家公司成立了非盈利的TPC组织，统一制定和发布benchmark标准并监督和审计数据库benchmark测试，情况才发生了根本的改变。 经过三十多年的发展，TPC组织的成员超过了20个，诞生和完善了数据库性能的多个benchmark标准，并被全世界接受。比如TPC-C的第一个版本是在1992年发布的，之后经历了多次修订，以适应需求和技术的变化。为了防止厂商按自己的意愿篡改TPC-C标准进行测试以得到更高的性能值，TPC组织要求所有的TPC测试结果都要经过TPC组织认可的审计员的审计，审计员对测试的过程和结果进行详细的审核，审计通过后，审计结果连同完整的测试报告提交给TPC组织的Technical Advisory Board（TAB），TAB审核无异议后还将进行60天的公示，公示期间如有异议厂商需要证明自己的测试符合相应的TPC标准（必要时还需要再次运行benchmark测试程序）。 TPC-C是对商品销售支付等实际业务系统很好的抽象。在准备TPC-C测试的过程中，我们发现了OceanBase许多性能不优的地方，在对这些地方进行了优化和完善后，我们发现OceanBase已经达到了今年（2019年）双11的性能优化目标：事实上，TPC-C五种事务中，占比最高的两种，订单创建（new order，占比45%）和订单支付（payment，占比43%），其实就对应了生产系统中的订单创建和订单支付。因此TPC-C模型看起来很简单，恰恰是这个模型对实际的联机交易处理做了非常好的抽象。 作为一个广泛接受的标准，TPC-C非常严谨，极大地杜绝了作弊： 首先，作为一个OLTP联机交易处理系统的benchmark，TPC-C要求被测数据库必须满足数据库事务的ACID，即原子性、一致性、隔离性和持久性，其中隔离性为可串行化隔离级别，持久性要求能够抵御任何单点故障等。很显然，这是对一个OLTP数据库的基本要求。在分布式环境下，TPC-C的两种主要事务，订单创建（new order）和订单支付（payment），分别有10%和15%的分布式事务（最多可能分布在15个节点上），事务的ACID对于分布式数据库是很大的挑战，尤其是可串行化的隔离级别，这也是至今鲜少分布式数据库通过TPC-C测试的主要原因之一。国内有些厂商混淆分布式数据库的概念，把多个单机数据库堆在一起而号称分布式数据库，事实上，尽管每个单机数据库都满足ACID，但这些堆放在一起的多个单机数据库作为一个整体并不满足ACID。 其次，TPC-C规定被测数据库的性能（tpmC）与数据量成正比，事实上真实业务场景也是如此。TPC-C的基本数据单元是仓库（warehouse），每个仓库的数据量通常在70MB左右（与具体实现相关），TPC-C要求终端用户在选择事务类型时，需要按照规定的比例选择五种事务，终端用户每个事务都有一定的输入时间（对每种事务分别固定）和一定范围的随机的思考时间（一个对数函数），根据这些要求，每个仓库所能获得的tpmC上限是12.86（假设数据库的响应时间为0）。假设某系统获得150万tpmC，大约对应12万个仓库，按70MB/仓库计算，数据量约8.4TB，而TPC-C同时要求系统具备60天、每天压测8小时的存储容量，因此系统的存储容量可能要30TB或更多，而某些厂商用几百或几千个仓库全部装入内存，无视单个仓库的最大tpmC上限，然后号称获得百万tpmC，不仅不符合大多数真实业务场景，而且明显违反了TPC-C规范，就像当年TPC组织成立之前一些公司的所作所为一样。 第三，TPC-C要求被测数据库能够以平稳的性能长期地运行。测试时，去掉启动预热（ramp up）和结束降速（ramp down）时间后，被测数据库至少要性能平稳地（steady state）运行8小时，其中性能采集时段（不少于2小时）内的性能累积波动不得超过2%。众所周知，各种计算机系统在极限压力下性能会产生较大的波动并可能被压垮而崩溃，为了避免被压垮，实际生产环境从来不会让系统处于极限压力，TPC-C这个规定正是从实际生产需求出发的。此外，TPC-C要求被测数据库长时间运行，同样是实际生产系统的要求。某些数据库厂商让数据库在很短时间内冲击性能的一个尖峰值，既没有保证数据库在较长时间内稳定运行，更谈不上性能波动不超过2%，但却声称自己的数据库达到了这个尖峰性能。本次benchmark测试中，OceanBase做到了8小时性能波动低于0.5%。 第四，TPC-C要求被测数据库的写事务的结果必须在一定时间内数据落盘（指数据库数据，不是日志，事实上redo log在事务提交前就落盘了），对于具备checkpoint功能的数据库，checkpoint的间隔不得超过30分钟，checkpoint数据持久化的时间不得超过checkpoint间隔。我们理解这是为了保证数据库系统在掉电等异常情况下有较短的故障恢复时间。传统数据库的数据以数据块(例如4KB/8KB的page/block)为基本单位，做到这个是把脏页刷盘。但OceanBase并非如此，这是因为，第一OceanBase是多副本（本次测试是3副本）的跨机器部署，单机器异常的情况下都能够立即恢复（RTO=30s）且数据无损（RPO=0），并不依赖于写事务的数据落盘；第二个原因：OceanBase是“基线数据在硬盘+修改增量数据在内存”的结构，设计上是修改增量数据一天落盘一次（即每日合并，可根据业务量的增加而自动增加每日合并次数），实际生产系统不需要也不依赖数据在较短时间（比如30分钟）内落盘。在TPC-C benchmark测试中，OceanBase设置了checkpointing，保证所有checkpoint的间隔小于30分钟，并使得checkpoint数据持久化的时间小于checkpoint间隔，以符合TPC-C规范。 第五，业务定向优化（profile-directed optimization，PDO）可以提升软件的性能，TPC-C也允许使用PDO，但有一些限制，比如采用PDO优化的版本需要在客户使用，数据库厂家需要对PDO优化的版本提供技术支持等。为了避免可能出现的异议，OceanBase没有使用PDO。 最后，TPC-C规范虽然十分严格，但依然鼓励新技术和新方法的使用，比如本次OceanBase的TPC-C benchmark测试，就没有像之前的TPC-C benchmark一样购买物理服务器和存储，而是租用了阿里云公有云的ECS虚拟机，这不仅使得扩容/缩容轻而易举，还可按需租赁而极大降低实际测试成本。 本文作者：阳振坤阅读原文 本文为云栖社区原创内容，未经允许不得转载。

蚂蚁金服自研数据库 OceanBase 登顶 TPC-C 引起业内广泛关注，为了更清楚的展示其中的技术细节，我们特意邀请 OceanBase 核心研发人员对本次测试进行技术解读，共包括五篇： 1）TPC-C基准测试介绍2）OceanBase如何做TPC-C测试3）TPC-C基准测试之SQL优化4）TPC-C基准测试之数据库事务引擎的挑战5）TPC-C基准测试之存储优化 本文为第二篇，其它文章已同步发布，详情请在“蚂蚁金服科技”公众号查看。 众所周知，TPC 组织是当今国际数据库领域公认最权威的测试和评价组织，它成立的初衷就是构建最好的测试标准以及制定针对这些标准最优的审计和监测流程。数据库界的天皇巨星 Jim Gray 曾在 1985 年提出了针对事务处理能力的评价标准 DebitCredit，而 1988 年 TPC 组织成立伊始，就基于这个标准提出了 TPC 组织第一个针对 OLTP 应用的测试标准 TPC-A。但随着时代发展，TPC-A 已经慢慢无法完全体现真实应用场景，此时 TPC-C 肩负重任应运而生，接下来也一直是 TPC 组织最核心同时也是关系数据库领域最顶级的测试标准。TPC-C 标准比 TPC-A 更加复杂，压力负载模型是 16 位一线工业产业界学者一起参与制定，随着时间推移测试标准也一直在保持修订，所以其模拟大型在线商超的测试模型时至今日也仍不过时，越来越能找到和当前大型 B2C 电商网站的共通之处。 有机会挑战 TPC-C 测试相信是所有数据库内核开发人员的梦想，但 TPC-C 测试标准非常复杂，1992 年 7 月发布以来到现在已经是 v5.11.0 版本，仅 PDF 就 132 页，如果不是铁杆粉丝估计很少有人会认真通读完这个标准。这次 OceanBase 创造 TPC-C 记录引起了大家的广泛关注，但它也只是这个测试标准里体现跑分的一个评价项 MQTh(最大有效吞吐量)，隐藏在跑分下面的是 TPC-C 标准对被测数据库无数细致入微的测试验证和评价项，而正是这些才让这个标准在关系数据库领域如此权威，同时也是国产数据库之前很难入场的一大原因。 由于这是国产数据库同时也是分布式数据库第一次冲击这个榜单，为了完成这次挑战，OceanBase 团队前后准备时间超过一年，仅审计认证过程就耗时约半年，除了数据库自身性能优化同时还有大量的稳定性、合规要求相关工作，6088w tpmC 其实也只是整个测试结果中一小个展示项而已。 前期准备作为基于 LSM-Tree、多副本 paxos 强一致的新型分布式关系数据库，如何进行 TPC-C 测试，有哪些注意事项，什么时候该做什么步骤等等诸多问题，在审计刚启动时我们无处咨询也没有任何可借鉴的资料。TPC-C 测试首先需要找到官方唯一认证的审计员来对测试进行审计监察，但面对 OceanBase 这样一个全新架构的关系数据库时，他们其实也有着诸多和我们类似的疑惑和问题，因此他们对这次 OceanBase 的审计也相当重视，全世界仅有的三个审计员这次就有两个参与到测试审计工作中。 ...