国产CPU执行SPL实现数据库运算的性能实用性测试

任务背景

国际大环境就不用多说了。

对于数据库类的关键业务，全国产技术（国产CPU+国产数据库）和国外主流技术在性能上相比还有不小的差距，经常需要借助分布式技术使用数倍的硬件才能获得类似的效果。

国产编程语言SPL的问世，可以方便程序员写出（比SQL）更短小简单且计算量更低的代码（针对同样计算任务），能够对采用SQL的主流数据库形成明显的效率和性能优势。这样，在国产CPU上运行用SPL编写的数据库运算，就可能获得在国外CPU上运行SQL数据库的同样性能，甚至大幅超过。从而使数据库运算类的关键业务实现全国产技术替代。

本次测试设计了三个计算任务，涉及常规查询、复杂在线查询和离线跑批任务，分别在海光、龙芯、飞腾三款国产芯片上运行后看效果，并对比历史上在国外芯片上运行的情况。

系统配置

测试一 常规查询，TPCH 100G

TPCH是国际标准，具体内容不再过多解释。

需要说明的是，TPCH虽然有22个题，但仍然不能全面反映出被测系统对实际业务的响应性能。主要原因如下两点：

1.TPCH中问题比较常规，没有涉及序运算，分步运算也较简单。而实际业务中有性能瓶颈的运算，其复杂度通常会远高于TPCH，会大量涉及序运算和分步计算；

2.测试问题已经被长期公开，有些数据库可能会专门做相应的优化；

当然，作为国际标准，也会有一定的参考价值。

TPCH各题的SPL写法可参考：从 TPCH 测试学习性能优化技巧

测试结果（单位：秒）

1.海光、龙芯、飞腾均以32线程运算，初步的测试表明，大多数运算在这个并行数下最快。

2.AVG行是22个题的平均时间；AVG-G行是几何平均数，这样能反应出性能差距的倍数关系，规避某些题因为普遍都慢在简单平均时权重太大的问题。

3.最右边对比列，硬件环境：2颗Intel 3014 1.7G共12核，64G内存；Oracle运行12线程。因CPU主频及并行数不同，没有直接可比性，但仍有参考价值。

4.SPL的Q13的表现有点特殊，因为Q13在这个线程数时，会占用过大内存；而SPL用Java实现，内存不足时会导致大量的垃圾收集时间。本次测试目标不是调出每个题的最优性能，就没有刻意再优化它。

测试二 离线数据准备，国家天文台聚类计算

这是国家天文台的实际业务，测试也采用了真实数据。

共11张照片，每张有500万天体，将位置（天文距离）邻近的天体聚合成一个计算属性。期望计算时间在数小时内，因为每天都会有新的照片拍摄出来，必须当天处理完。

本任务的数据量不大（<10G)，但计算量非常大，和规模的平方成正比。

用某分布式数据库动用100个CPU，仅处理50万天体也需要3.8小时，处理500万目标规模预计需要15天，不具有实用性。

详情可参考：SPL 提速天体聚类任务 2000 倍

测试结果（单位：小时）

更高并行没有表现出线性加速，主要是因为这个问题的特殊性，运算步骤之间有依赖关系，各个线程会有重复计算，无法做到线性提速。

三款芯片均可以在目标数据规模时达到任务要求的时间指标，性能都具有实用性。

测试三 在线查询，电商漏斗计算

电商漏斗是典型的有序计算，需要统计在指定时间窗口按指定次序发生多次事件中前N个的用户数，以便计算用户流失率为营销动作提供依据。

这是用户行为分析中很常见的计算，也是传统数据库很难高速完成的计算。

漏斗计算的细节和SPL加速方法可参考：SQL 提速：漏斗转化分析

本题是美国一家电商企业的真实案例，漏斗共有5步，计算难度较高。使用该企业在某个分站点一个月的脱敏数据，规模接近4亿行。这个运算用SQL在美国著名云数据仓库Snowflake的Medium级服务器（相当于64核）上三分钟未跑出结果，用户期望不超过30秒。

测试结果（单位：秒）

三款芯片在32线程时的运算性能可以达到或接近用户的期望值。

补充说明

1.测试海光时还使用过CentOS，性能表现要比使用麒麟时有较明显的优势（天文台运算64线在1.5小时内完成）；测试飞腾时仅使用了麒麟，有可能其性能被操作系统影响；龙芯的Loongnix看起来表现较出色。

2.在龙芯上还做过一个军方外围任务测试：在82亿行的脱敏海事数据中按时间段和经纬度范围查找经过船只，龙芯上SPL的执行性能大概相当于Intel3014的50%，仍比Intel8260上的MySQL快了数倍到上百倍（和时间段宽度有关）。

初步结论

1.海光的性能表现明显在三者中最强，性能大约是龙芯和飞腾的两倍。龙芯总体较飞腾稍弱，但差距不是很大，在长时间小并行任务中还能胜出。

2.使用SPL编程时，这三款国产芯片都能胜任数据仓库类的复杂计算场景，能赶上甚至大幅超越国外芯片上国外数据库的性能，完全可应用于关键的数据计算任务。

SPL资料

• SPL下载
• SPL源代码