OceanBase 存储引擎优化

MemTable 优化

1. MemTable 大小调整

MemTable 大小直接影响写入性能和内存使用。合理调整 MemTable 大小可以平衡写入性能和内存消耗。

sql

-- 查看当前 MemTable 大小设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%memtable%size%';

-- 调整 MemTable 大小（单位：字节）
ALTER SYSTEM SET memtable_size_limit = 1073741824; -- 1GB
ALTER SYSTEM SET memtable_max_size = 858993459; -- 0.8GB

2. MemTable 数量调整

调整 MemTable 数量可以提高并发写入性能，但会增加内存消耗。

sql

-- 查看当前 MemTable 数量设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%memtable%count%';

-- 调整 MemTable 最大数量
ALTER SYSTEM SET memtable_max_active = 10;

3. MemTable 压缩设置

启用 MemTable 压缩可以减少内存使用，但会增加 CPU 消耗。

sql

-- 查看当前 MemTable 压缩设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%memtable%compress%';

-- 启用 MemTable 压缩
ALTER SYSTEM SET memtable_compress_func = 'lz4_1.0';

SSTable 优化

1. SSTable 压缩算法选择

OceanBase 支持多种压缩算法，不同算法在压缩率和性能之间有不同的权衡：

压缩算法	压缩率	压缩速度	解压速度	适用场景
none	1x	最快	最快	对性能要求极高的场景
lz4_1.0	2-3x	快	快	通用场景，平衡压缩率和性能
snappy	2-3x	快	快	通用场景
zstd_1.0	3-5x	中等	中等	对压缩率要求较高的场景
zlib_1.0	3-5x	慢	慢	对压缩率要求极高的场景

sql

-- 查看当前 SSTable 压缩设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%compress_func%';

-- 调整 SSTable 压缩算法
ALTER SYSTEM SET compress_func = 'lz4_1.0';

2. SSTable 块大小调整

SSTable 块大小影响 I/O 效率和缓存命中率。较大的块大小可以提高顺序读取性能，但会降低随机读取性能。

sql

-- 查看当前 SSTable 块大小设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%block_size%';

-- 调整 SSTable 块大小（单位：字节）
ALTER SYSTEM SET block_size = 16384; -- 16KB

3. SSTable 层级优化

调整 SSTable 层级参数可以优化合并过程，减少合并对系统性能的影响。

sql

-- 查看当前 SSTable 层级设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%level%';

-- 调整 SSTable 层级参数
ALTER SYSTEM SET levels = 5;
ALTER SYSTEM SET level0_file_count_limit = 10;
ALTER SYSTEM SET level0_sstable_row_count_limit = 1000000;

Cache 优化

1. Block Cache 优化

Block Cache 用于缓存 SSTable 数据块，合理调整 Block Cache 大小可以提高读取性能。

sql

-- 查看当前 Block Cache 大小设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%block_cache%size%';

-- 调整 Block Cache 大小（单位：字节）
ALTER SYSTEM SET block_cache_size = 4294967296; -- 4GB

2. Row Cache 优化

Row Cache 用于缓存热点行数据，适合频繁访问的小表。

sql

-- 查看当前 Row Cache 大小设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%row_cache%size%';

-- 调整 Row Cache 大小（单位：字节）
ALTER SYSTEM SET row_cache_size = 2147483648; -- 2GB

3. Cache 淘汰策略调整

OceanBase 支持多种 Cache 淘汰策略，包括 LRU、LFU 等。

sql

-- 查看当前 Cache 淘汰策略
SHOW PARAMETERS LIKE '%cache%eviction%';

-- 调整 Cache 淘汰策略
ALTER SYSTEM SET block_cache_eviction_policy = 'lru';
ALTER SYSTEM SET row_cache_eviction_policy = 'lru';

Merge 机制优化

1. 合并触发条件调整

调整合并触发条件可以平衡写入性能和读取性能。

sql

-- 查看当前合并触发条件设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%minor_merge%';
SHOW PARAMETERS LIKE '%major_merge%';

-- 调整合并触发条件
ALTER SYSTEM SET minor_merge_concurrency = 4;
ALTER SYSTEM SET major_merge_concurrency = 8;
ALTER SYSTEM SET freeze_trigger_percentage = 70;

2. 合并调度优化

优化合并调度可以减少合并对系统性能的影响，特别是在生产环境中。

sql

-- 查看当前合并调度设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%merge%schedule%';

-- 调整合并调度参数
ALTER SYSTEM SET merge_limiter_ps = 104857600; -- 100MB/s
ALTER SYSTEM SET major_merge_duty_time = '22:00';
ALTER SYSTEM SET major_merge_idle_time = '06:00';

3. 合并优先级调整

调整合并优先级可以控制合并对系统资源的占用。

sql

-- 查看当前合并优先级设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%merge%priority%';

-- 调整合并优先级
ALTER SYSTEM SET merge_priority = 5;

表设计优化

1. 分区表设计

合理的分区设计可以提高查询性能和并行处理能力。

sql

-- 范围分区示例
CREATE TABLE range_partition_table (
    id INT PRIMARY KEY,
    create_time DATETIME
) PARTITION BY RANGE (UNIX_TIMESTAMP(create_time)) (
    PARTITION p202401 VALUES LESS THAN (UNIX_TIMESTAMP('2024-02-01 00:00:00')),
    PARTITION p202402 VALUES LESS THAN (UNIX_TIMESTAMP('2024-03-01 00:00:00')),
    PARTITION p202403 VALUES LESS THAN (UNIX_TIMESTAMP('2024-04-01 00:00:00'))
);

-- 哈希分区示例
CREATE TABLE hash_partition_table (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50)
) PARTITION BY HASH (id) PARTITIONS 8;

2. 索引优化

合理的索引设计可以提高查询性能，但过多的索引会影响写入性能。

sql

-- 创建合适的索引
CREATE INDEX idx_name ON user_table (name);

-- 创建联合索引
CREATE INDEX idx_name_age ON user_table (name, age);

-- 查看索引使用情况
EXPLAIN SELECT * FROM user_table WHERE name = 'OceanBase';

3. 数据类型优化

选择合适的数据类型可以减少存储空间，提高查询性能。

尽量使用更小的数据类型（如 TINYINT 代替 INT）
对于固定长度的字符串，使用 CHAR 类型
对于可变长度的字符串，使用 VARCHAR 类型
对于大文本数据，使用 TEXT 或 BLOB 类型

4. 表压缩设置

启用表级压缩可以减少存储空间，提高 I/O 性能。

sql

-- 创建表时启用压缩
CREATE TABLE compressed_table (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50)
) COMPRESSION = 'lz4_1.0';

-- 修改现有表的压缩设置
ALTER TABLE existing_table COMPRESSION = 'zstd_1.0';

存储介质优化

1. 存储介质选择

根据数据访问频率和性能要求，选择合适的存储介质：

SSD：适合存储热点数据和 SSTable，提供高 IOPS 和低延迟
HDD：适合存储冷数据和备份数据，提供大容量和低成本

2. 存储目录配置

合理配置存储目录可以提高 I/O 性能，避免单点故障。

sql

-- 查看当前存储目录配置
SHOW PARAMETERS LIKE '%data_dir%';
SHOW PARAMETERS LIKE '%log_dir%';

-- 修改存储目录（需要重启 Observer）
ALTER SYSTEM SET data_dir = '/data1/oceanbase,/data2/oceanbase';
ALTER SYSTEM SET log_dir = '/log1/oceanbase,/log2/oceanbase';

3. I/O 调度策略调整

调整操作系统 I/O 调度策略可以提高存储性能。

bash

# 查看当前 I/O 调度策略
cat /sys/block/sda/queue/scheduler

# 修改 I/O 调度策略为 deadline
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler

写入性能优化

1. 批量写入优化

使用批量写入可以减少网络开销和事务提交开销，提高写入性能。

sql

-- 批量插入示例
INSERT INTO test_table (id, name) VALUES
(1, 'OceanBase'),
(2, 'MySQL'),
(3, 'PostgreSQL'),
(4, 'Oracle');

-- 批量更新示例
UPDATE test_table SET name = CONCAT(name, '_updated') WHERE id IN (1, 2, 3, 4);

2. 事务大小优化

合理控制事务大小可以提高并发性能，避免长时间持有锁。

sql

-- 避免大事务
-- 错误示例：单事务插入大量数据
INSERT INTO large_table SELECT * FROM source_table; -- 不推荐

-- 正确示例：分批次插入
INSERT INTO large_table SELECT * FROM source_table WHERE id BETWEEN 1 AND 10000;
INSERT INTO large_table SELECT * FROM source_table WHERE id BETWEEN 10001 AND 20000;

3. 写入模式调整

OceanBase 支持多种写入模式，包括异步写入和同步写入。

sql

-- 查看当前写入模式设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%write%mode%';

-- 调整写入模式
ALTER SYSTEM SET write_mode = 'async';

读取性能优化

1. 预读优化

启用预读可以提高顺序读取性能。

sql

-- 查看当前预读设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%prefetch%';

-- 启用预读
ALTER SYSTEM SET prefetch_row_count = 100;

2. 并行查询优化

启用并行查询可以提高复杂查询的性能。

sql

-- 查看当前并行查询设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%parallel%';

-- 调整并行查询参数
ALTER SYSTEM SET parallel_servers_target = 64;
ALTER SYSTEM SET parallel_servers_capacity = 128;

3. 读取缓存优化

合理使用读取缓存可以提高查询性能。

sql

-- 查看当前读取缓存设置
SHOW PARAMETERS LIKE '%read%cache%';

-- 调整读取缓存参数
ALTER SYSTEM SET read_cache_size = 1073741824; -- 1GB

监控与调优

1. 存储引擎监控指标

指标名称	说明	监控工具
memtable_count	当前活跃 MemTable 数量	OCP、Prometheus
memtable_usage	MemTable 内存使用情况	OCP、Prometheus
sstable_count	SSTable 文件数量	OCP、Prometheus
block_cache_hit_rate	Block Cache 命中率	OCP、Prometheus
row_cache_hit_rate	Row Cache 命中率	OCP、Prometheus
merge_times	合并操作次数	OCP、Prometheus
merge_duration	合并操作持续时间	OCP、Prometheus

2. 性能分析工具

OCP：OceanBase 云平台，提供全面的监控和性能分析功能
Prometheus + Grafana：开源监控解决方案，可用于监控 OceanBase 存储引擎指标
Trace Log：用于分析 SQL 执行过程和性能瓶颈
Plan Cache：用于分析执行计划和查询性能

3. 常见性能问题排查

问题症状	可能原因	解决方案
写入性能下降	MemTable 已满、合并操作频繁、I/O 瓶颈	调整 MemTable 大小、优化合并策略、升级存储介质
读取性能下降	Cache 命中率低、SSTable 数量过多、I/O 瓶颈	调整 Cache 大小、优化合并策略、升级存储介质
内存使用率高	MemTable 过大、Cache 配置过高、数据量增长	调整 MemTable 大小、优化 Cache 配置、清理过期数据
CPU 使用率高	合并操作频繁、压缩算法消耗大、查询并发高	优化合并策略、调整压缩算法、优化查询语句

最佳实践

根据业务场景调整参数：不同业务场景需要不同的存储引擎配置，应根据实际情况调整参数
定期监控和调优：定期监控存储引擎指标，及时发现和解决性能问题
合理规划存储容量：预留足够的存储空间，避免存储容量不足导致性能下降
使用 SSD 存储：对于生产环境，推荐使用 SSD 存储以获得更好的性能
定期进行合并操作：定期手动触发合并操作，避免 SSTable 数量过多导致性能下降
合理设计表结构：根据业务需求，合理设计表结构和索引
使用批量操作：对于大量数据写入，使用批量操作提高性能
避免大事务：将大事务拆分为多个小事务，提高并发性能

常见问题（FAQ）

Q1: 如何判断存储引擎性能是否存在瓶颈？

A1: 可以通过以下指标判断存储引擎性能是否存在瓶颈：

MemTable 使用率持续接近 100%
Cache 命中率低于 80%
合并操作频繁且持续时间长
I/O 使用率持续高于 80%
CPU 使用率持续高于 80%

Q2: 如何手动触发合并操作？

A2: 可以使用以下命令手动触发合并操作：

sql

-- 触发 minor merge
ALTER SYSTEM MINOR FREEZE;

-- 触发 major merge
ALTER SYSTEM MAJOR FREEZE;

-- 触发指定表的 major merge
ALTER SYSTEM MAJOR FREEZE TENANT = 'test_tenant' TABLE = 'test_table';

Q3: 如何查看当前合并状态？

A3: 可以使用以下命令查看当前合并状态：

sql

-- 查看合并状态
SELECT * FROM oceanbase.__all_zone WHERE name = 'merge_status';

-- 查看合并进度
SELECT * FROM oceanbase.__all_rootservice_event_history WHERE event LIKE '%merge%';

Q4: 如何优化大表查询性能？

A4: 优化大表查询性能可以采取以下措施：

合理设计分区表
创建合适的索引
优化查询语句，避免全表扫描
调整 Cache 大小，提高 Cache 命中率
使用并行查询
定期进行 major merge

Q5: 存储引擎参数调整后需要重启吗？

A5: 大部分存储引擎参数支持动态调整，不需要重启 Observer。但部分参数（如 data_dir、log_dir 等）需要重启 Observer 才能生效。可以通过以下命令查看参数是否支持动态调整：

sql

SHOW PARAMETERS LIKE '%param_name%' WHERE scope = 'GLOBAL' AND type = 'dynamic';

Q6: 如何选择合适的压缩算法？

A6: 选择压缩算法时需要权衡压缩率和性能：

对于对性能要求较高的场景，推荐使用 lz4_1.0
对于对压缩率要求较高的场景，推荐使用 zstd_1.0
对于平衡点场景，推荐使用 snappy

Q7: 如何监控存储引擎的内存使用情况？

A7: 可以使用以下命令监控存储引擎的内存使用情况：

sql

-- 查看内存使用情况
SELECT * FROM oceanbase.__all_virtual_memory_info;

-- 查看 MemTable 内存使用情况
SELECT * FROM oceanbase.__all_virtual_memtable_info;

-- 查看 Cache 内存使用情况
SELECT * FROM oceanbase.__all_virtual_cache_info;

Q8: 如何优化高并发写入场景下的存储引擎性能？

A8: 优化高并发写入场景下的存储引擎性能可以采取以下措施：

增加 MemTable 数量和大小
启用 MemTable 压缩
调整合并触发条件，减少合并频率
使用批量写入
优化事务大小，避免大事务
使用 SSD 存储，提高 I/O 性能

OceanBase 存储引擎优化 ​

MemTable 优化 ​

1. MemTable 大小调整 ​

2. MemTable 数量调整 ​

3. MemTable 压缩设置 ​

SSTable 优化 ​

1. SSTable 压缩算法选择 ​

2. SSTable 块大小调整 ​

3. SSTable 层级优化 ​

Cache 优化 ​

1. Block Cache 优化 ​

2. Row Cache 优化 ​

3. Cache 淘汰策略调整 ​

Merge 机制优化 ​

1. 合并触发条件调整 ​

2. 合并调度优化 ​

3. 合并优先级调整 ​

表设计优化 ​

1. 分区表设计 ​

2. 索引优化 ​

3. 数据类型优化 ​

4. 表压缩设置 ​

存储介质优化 ​

1. 存储介质选择 ​

2. 存储目录配置 ​

3. I/O 调度策略调整 ​

写入性能优化 ​

1. 批量写入优化 ​

2. 事务大小优化 ​

3. 写入模式调整 ​

读取性能优化 ​

1. 预读优化 ​

2. 并行查询优化 ​

3. 读取缓存优化 ​

监控与调优 ​

1. 存储引擎监控指标 ​

2. 性能分析工具 ​

3. 常见性能问题排查 ​

最佳实践 ​

常见问题（FAQ） ​

Q1: 如何判断存储引擎性能是否存在瓶颈？ ​

Q2: 如何手动触发合并操作？ ​

Q3: 如何查看当前合并状态？ ​

Q4: 如何优化大表查询性能？ ​

Q5: 存储引擎参数调整后需要重启吗？ ​

Q6: 如何选择合适的压缩算法？ ​

Q7: 如何监控存储引擎的内存使用情况？ ​

Q8: 如何优化高并发写入场景下的存储引擎性能？ ​