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TDSQL-C MySQL 版
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    编译优化高性能版本

    最后更新时间：2024-04-25 09:43:22
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      TDSQL-C MySQL 版的 TXSQL 内核支持编译优化高性能版本，可以在保持原有兼容性、不更改内核内部实现逻辑的前提下，借助动态编译器优化手段考虑用户可能的输入行为，使得数据库内核在业务通用场景下表现出更强的性能、同时降低其使用功耗。本文为您介绍 TDSQL-C MySQL 版的编译优化高性能版本。

      支持版本

      内核版本 TDSQL-C MySQL 版5.7 2.1.11及以上。
      内核版本 TDSQL-C MySQL 版8.0 3.1.12及以上。
      说明：
      编译优化高性能版本当前为灰度发布中，如需提前体验，请在满足以上数据库内核版本的前提下 提交工单 申请使用。

      背景

      随着现代 CPU 内部实现的日益复杂，云数据库默认的编译、配置和运行方法很难充分发挥 CPU 的性能潜力，导致大量 CPU 周期空转。这种现象在规模效应叠加的情况下，不仅造成硬件资源的浪费，而且还会浪费大量的功耗。因此，需要对云数据库进行优化，以最大限度地发挥 CPU 的性能潜力，减少 CPU 周期的空转，提高硬件资源的利用率，并降低功耗的浪费。
      TDSQL-C MySQL 版在不更改数据库内核业务逻辑代码前提下，借助动态编译器优化手段，以最小的代价完成了内核性能提升和功耗减少。通过收集云数据库在典型/真实业务场景下的行为和性能消耗数据，解决默认编译方式对业务行为无感知的问题；分析数据库运行时的行为特征，结合 CPU 微架构的特点，利用编译优化技术使得优化之后的版本对 CPU 微架构更友好，可充分发挥 CPU 的性能潜力；通过大量的场景测试以保证优化效果在各种条件下不劣化。
      通过以上技术手段，此版本实现了如下优化：
      1. 基于数据库运行行为数据实现反馈优化，提升函数内联/函数重排/基本库重排的优化能力，从而大幅降低数据库 CPU ICache/ITLB 失效，提升性能。
      2. 通过“链接时优化技术”增加编译优化视野，从单文件单函数扩展到跨文件/全二进制文件范围，可极大提升内联的优化空间，降低指令数。
      3. 在实践中摸索出一套高效验证和分析的方法，确保效果接近理论极限和保证在各种场景下不劣化。
      

      什么是编译优化

      编译优化是指在编译代码时，通过对代码进行优化和调整编译参数，以提高程序的执行效率和性能的过程。

      优化原理

      TDSQL-C MySQL 版的编译优化高性能版本使用 PGO（profile guided optimization） 技术进行优化，PGO 技术能够解决传统编译器在执行优化时，只基于静态代码信息，而不去考虑用户可能的输入，从而无法对代码进行有效优化的问题。
      PGO 技术主要分为以下三个阶段：
      1. instrument：在 instrument 阶段，先对应用做一次编译，在此编译中，编译器会向代码中插入指令，以便下一阶段可以收集数据。这些指令分为三种类型，分别用于统计每个函数被执行了多少次、每个分支被执行了多少次（例如 if-else 的场景）以及某些变量的值（主要用于 switch-case 的场景）。
      2. train：在 train 阶段，用户需要使用最常用的输入来运行上一阶段编译生成后的应用。由于上一阶段已经做好了收集数据的准备，所以在经过 train 阶段之后，该应用最常见的使用场景对应的数据就会被收集下来。
      3. optimization：在 optimization 阶段中，编译器会利用上一阶段收集到的数据，对应用进行重新编译。由于上一阶段的数据来自于用户输入的最常见的用户场景，所以最后优化得到的结果就能在该场景下有更好的优化。
      通过以上三个阶段的优化，TDSQL-C MySQL 版的编译优化高性能版本就能更好地适应用户的需求，提高应用的性能和效率。

      性能测试

      测试场景
      混合读写（point select）测试场景，主要测试数据库在同时进行读写操作时的性能表现，可以帮助评估数据库在实际应用场景下的性能表现，包括并发读写操作的处理能力、响应时间、吞吐量等指标。
      测试结果
      
      规格
      并发
      单表数据量（table_size）
      表总数（tables）
      QPS
      使用编译优化版本
      提升百分比
      2核16GB
      64
      800000
      150
      29207
      27%
      4核16GB
      256
      800000
      300
      65562
      27%
      4核32GB
      256
      800000
      300
      78973
      27%
      8核32GB
      256
      800000
      300
      139845
      28%
      8核64GB
      256
      800000
      450
      154894
      28%
      16核64GB
      256
      800000
      450
      249954
      29%
      16核96GB
      256
      800000
      600
      238061
      29%
      16核128GB
      512
      5000000
      300
      253848
      29%
      32核128GB
      512
      5000000
      300
      399647
      30%
      32核256GB
      512
      5000000
      400
      402105
      30%
      64核256GB
      512
      6000000
      450
      596706
      31%
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