数据库的 IO 到底有多慢？

有过多年应用开发经验的同学大都会体验过数据库 IO 比较慢的情况，但到底会慢到什么程度，特别是和其它读写数据的手段相比的差距，可能很多人还没有感性认识。 Java 是普遍采用的应用开发技术，我们来实际测试一下，Java 程序从 Oracle 和 MySQL 这两种典型数据库中读数的性能，并和读文本文件对比。 用国际标准 TPCH 的工具生成数据表，选用其中的 customer 表，3000 万行，8 个字段。生成的原始文本文件有 4.9G。将这些数据导入到 Oracle 和 MySQL 中。 硬件环境是单台 2CPU 共 16 核的服务器，文本文件和数据库都在 SSD 硬盘上。所有测试都在本机完成，没有实质上的网络传输时间。

Java 代码直接写起来比较麻烦，我们这里用 SPL 编写，SPL 就是简单封装了 Java 的读数动作，最后都是通过数据库的 JDBC 驱动取数，不会影响性能。这里用 SPL 游标取出数据并且全部转换成内存对象才算是完整的读数动作。

将整个 3000 万行的表全部读出，Oracle 大约耗时 280 秒，平均每秒 10 万行，MySQL 约 380 秒，平均每秒 8 万行。 读取速度和字段数量及数据类型都相关，当然也和硬件环境相关，所以这个测试结果只能作为一种参考，换了环境可能会相差很大。

但同等环境下和其它数据读取手段就有可比性了，我们还是用 SPL 直接读取 TPCH 生成的文本文件：

和数据库的测试一样，用 SPL 游标取出数据并转换成内存对象。读完 3000 万行仅用了 42 秒。比 Oracle 快了 6 倍多，比 MySQL 快了 9 倍！ 我们知道，文本解析是非常麻烦的事情，非常消耗 CPU，但即使这样，从文本文件读数还是远远快于从数据库读数。

我们再来测试二进制文件，感受一下文本解析造成的性能损失。 为了对比明显以及后面还要做的并行测试，我们换了更大的 orders 表，有 3 亿行，9 个字段。从文本文件读数的代码和刚才类似，实测耗时 483 秒 将这个文本文件转换成 SPL 的组表文件，再测试读取速度：

耗时 164 秒，大概比读文本文件快 3 倍。 这是情理之中的事，因为二进制数据不再需要解析，可以直接产生对象，计算量少了很多，因而要更快。

按说数据库存储也是二进制格式，也没有文本解析的麻烦。因为要考虑写入而不能压缩，速度赶不上紧凑的 SPL 组表还算是正常的，但比文本文件还慢就有点难以理解了。 事实上，如果用 SQL 针对这个数据表做一次遍历式的聚合运算，返回很小的结果集，就会发现速度也挺快，会比基于文本文件上做同样运算快得多。这说明在数据库内部遍历数据表并不慢，也就是说这个存储格式本身的性能并不差。 慢都慢在接口上了，就是 JDBC 的驱动非常慢。这甚至会让人感觉是故意而为，就是期望甚至强迫数据不要出库，一切运算都放在数据库内实现。 这样，我们会有一个结论：追求大数据计算性能的时候，不能从数据库临时读数来计算，计算任务最好不要出库。如果某个任务一定要读出数据才能计算（因为有时 SQL 很难写甚至写不出来某些计算逻辑），那就别把数据放进数据库中了。数据继续在数据库中，而在外部无论怎样实现高性能算法，大部分情况都是无济于事的，除非数据量很小。 所以，以提升 SQL 计算性能为目标的 SPL 必须自己实现某种存储格式，不可能基于数据库的存储实现高性能。

如果场景实在需要从数据库中读出数据，又有什么办法提速呢？ 仅仅是接口速度慢，也就是说这个慢并不是数据库负担重造成的，这时候可以使用并行技术来提速。 Java 实现多线程并行有点麻烦，我们用 SPL 写出并行取数的代码来测试：

注意每个线程都要独立连接数据库，不能共用同一个连接。 实测表明，在线程数不多的情况（一般 <10），能达到接近线性提速的效率，也就是有几个读数线程，读数速度就能接近快几倍，实测 6 线程能快出 5 倍。 这里要先计算出总的数据行数，然后再为每个线程拼出 WHERE 条件读取其中一部分数据，这意味着数据库多做了很多计算动作，但读取性能仍然有相当明显的提升，这进一步说明慢主要是慢在接口上，而不是数据库内部的读取和计算慢。

当然，用文件存储时，就更容易用并行提速了，SPL 实现这些并行计算都很简单： 文本并行取数：

组表并行取数：

实测结果和数据库类似，在线程数不很多的情况，也能达到线性提速。这里测试的 4 线程，文本读数速度提升了 3.6 倍，组表读数速度提升了 3.8 倍。