配置内存中OLTP文件组提高性能

在今天的文章里，我想谈下使用内存中OLTP的内存优化文件组来获得持久性，还有如何配置它来获得高性能。在进入正题前，我想简单介绍下使用你数据库里这个特定文件组，内存OLTP是如何获得持久性的。

内存中OLTP的持久性

早些天对内存中OLTP（代号Hekaton）的一个大误解是，人们认为内存中OLTP是不具有ACID属性的——只有ACI属性，没有D属性（Durability）。但这不是真的，因为在内存中OLTP里，每个在内存中的操作都是完全日志的。如果你的数据库崩溃，内存中OLTP可以将你的数据库和内存优化表在崩溃发生前恢复常态。内存中OLTP记录每个操作到传统SQL Server的事务日志。因为在非持久性内存里发生的一切都是基于MVCC原则，内存中OLTP只记录重做（redo）日志记录，任何时间都没有撤销（undo）日志，因为用内存中OLTP在故障恢复期间从不会有撤销操作发生。对进行中的事务进行回滚操作，只有前版本才是可以的。

当事务的提交时，重做（redo）日志才会写入。另外所谓的离线检查点工作者（Offline Checkpoint Worker）将成功提交的事务从事务填入一对所谓的数据和Delta文件（Data and Delta Files），来自内存中OLTP的数据和Delta文件会加速故障恢复。故障恢复重建你的内存优化表初始于数据和Delta文件对，然后自上个检查发生的所有改变从事务日志里应用。我们来看下这个概念。

因为在内存OLTP里一切都是和高性能有关，数据和Delta文件SQL Server只用顺序读写（sequential I/O）。不会涉及到随机读写（random I/O），因为这会杀死性能。现在的问题是，什么信息会写入数据和Delta文件对？内存中OLTP数据文件包含插入到内存优化表的记录。因为插入只发生在文件末尾，顺序读写很容易实现。当你在内存优化表删除指定记录时，记录只在对应的Delta文件逻辑上标记为删除。这个信息也是加在Delta文件末尾，这样又是真正的在存储里顺序读写。UPDATE语句只是新记录和老记录副本INSERT语句和DELETE语句的组合。很简单，是不是？下图展示了这个重要概念。

如果你想进一步了解内存中OLTP如何实现持久性的，我强烈推荐Tony Rogerson写的文章How Hekaton (XTP) achieves Durability for “Memory Optimised” Tables。

配置内存中OLTP文件组

内存优化表的故障恢复以你数据和Delta文件对存储的速度进行。因此当你创建数据库，当考虑并决定配置存储文件对的内存中OLTL文件组，仔细对待就非常重要。首先你要包含内存优化数据的存储增加文件组，如下代码所示：

-- Add a new memory optimized file group
ALTER DATABASE InMemoryOLTP
ADD FILEGROUP InMemoryOLTPFileGroup CONTAINS MEMORY_OPTIMIZED_DATA
GO

在内存优化文件组创建后（在传统FILESTREAM文件组覆盖下），你可以添加存储容器（storage container）到文件组。这里你可以使用ADD FILE命令，如下代码所示：

 -- Add a new storage container
 ALTER DATABASE InMemoryOLTP ADD FILE
 (
     NAME = N'InMemoryOLTPContainer',
     FILENAME = N'C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL12.SQL2014\MSSQL\DATA\InMemoryOLTPContainer'
 )
 TO FILEGROUP [InMemoryOLTPFileGroup]
 GO

估计你现在网上看到的所有文章里都只介绍增加1个存储容器——这会大大伤及你的性能！原因很简单：

• 数据和Delta文件对存储在同个物理硬盘
• 写数据和Delta文件对在同个物理硬盘导致随机读写（random I/O）
• 故障恢复只能和一个物理硬盘那么块，那里存储这数据和Delta文件

为了克服这些限制，你可以添加多个属于内存优化文件的存储容器在不同的“物理”硬盘上。这样的话，数据和Delta文件在多个存储容器间会以循环（round-robin）样式分配。假设配置2个存储容器会发生什么：

• 第1个数据文件存入第1个存储容器
• 第1个Delta文件存入第2个存储容器
• 第2个数据文件存入第1个存储容器
• 第2个Delta文件存入第2个存储容器

下图给你具体演示了这个概念。

但是只使用2个存储容器并不解决你的磁盘瓶颈问题，因为只有2个容器，所有的数据文件存储在第1个容器，所有的Delta文件存储在第2个容器。一般来说，你的数据文件比你的Delta文件会多很多，这就是说在不同物理硬盘上的2个存储容器之间的读写很不平衡。存储你所有数据文件的第1个存储容器比存储你所有Delta文件的第2个容器需要更多的IOPS。

为了多个物理硬盘之间IOPS平均分布与平衡。对于你的内存优化文件组，微软推荐至少4个存储容器。当你有4个存储容器时，想象下会发生什么，如下图所示：

如果你使用这个配置，在第1个物理硬盘上你有第1个文件对（数据和Delta文件），在第2个物理存储上你有第2个文件对（数据和Delta文件），在第1个物理硬盘上你有第3个文件对（数据和Delta文件），以此类推。最后你在多个物理硬盘键平均散布了你的读写请求，这会加速你的故障恢复进程，因为故障恢复可以在存储容器里并行，这会加速你数据库联机。

小结

在这个文件里你看到对于内存中OLTP，存储速度和吞吐量还是非常重要的。在存储里，你的数据必须是物理永驻的，不然当你的SQL Server崩溃或重启时，你的数据就会丢失。你内存优化文件组配置会大大影响文件组给你的吞吐量。如果你在生产环境运行内存中OLTP，你应该至少配置4个存储容器分布在2个物理硬盘。在性能要求更高的场景，你甚至可以增加超过2个物理硬盘的更多存储容器。正如微软说的：“内存中OLTP的故障恢复是以你存储速度进行的”。

感谢关注！

参考文章：

https://www.sqlpassion.at/archive/2014/06/16/configuring-the-in-memory-oltp-file-group-for-high-performance/