前言

在上一篇文章《YMatrix 的 HTAP 能力和其他数据库有何不同？》中，我们深入解析了 YMatrix HTAP 的技术路线。今天，我们聚焦分布式架构下 TP 性能瓶颈，聊聊 YMatrix 独特的部署架构是怎么解决这个难题的。

作为分布式数据库， YMatrix 天生具备极强的分析型（AP）能力，然而在交易型（TP）场景中，分布式架构反而容易成为瓶颈。

与用友集团一起服务客户的过程中，在保障分析场景性能表现的同时，怎么让 YMatrix 能够满足 ERP 场景，尤其是财务场景对数据库 TP 能力的要求，YMatrix 研发团队不止从存储引擎、计算引擎、执行流程方面进行了优化，更创造性的实现了独创的“非平衡部署”方案，从架构层面大大提升了 YMatrix 的 TP 性能表现。

01 什么是非平衡部署？

YMatrix 作为分布式数据库，是通过在多个数据节点上均匀分布多个实例，从而达成多个主机、多个实例并行计算，提升查询执行速度的效果的。

一般情况下，我们都会为每个数据节点配置同样个数的实例，来保障数据的存储均匀分布在每个数据节点上，在计算时尽可能保证计算负载均匀分布，从而避免某个特定节点承担大多数负载造成单点瓶颈。

而 YMatrix 6.0 中推出了非平衡部署的新模式。从下图中我们可以看到：

1. 有 2 个数据节点，分别只部署 1 个主实例和它对应的镜像实例；

2. 其他数据节点，则部署数目相同的多个实例。

由于每个数据节点上实例的数量不同，所以我们称之为“非平衡部署”。

02 分布式搞 TP 为什么比不过单机？

🏖️ 为什么要搞非平衡部署？为了更好的提升分布式数据库的 TP 性能表现。

在通常情况下，分布式数据库很难提供媲美单机数据库的 TP 性能

TP 型负载的典型特点有：

1. 以执行时间短的小查询为主，涉及数据量小，但对延迟敏感；

2. 广泛使用事务（Transcation)，甚至是大事务，对一致性敏感；

3. 经常存在负载峰值，比如财务日结、月结。

而分布式架构的代价本质上是用网络通信（不可靠、高延迟）替代本地内存/磁盘操作（高效、可靠），TP 场景对延迟和一致性高度敏感，因此这种权衡往往导致性能下降。

对于 YMatrix 来说，下图是一个典型的部署方案：

1. 4 个数据节点，每个都运行 4 个主实例（P)，一共 16 个主实例

2. 一张表的数据，会均匀的分布至 16 个主实例中

3. 查询时，计算会均匀发生在 16 个主实例上

在这样的部署方式下，相较单机数据库，不可避免的存在更多挑战：

网络通信开销

• 分布式事务协调：在单机数据库中，事务通过本地锁和内存操作即可完成。而在分布式环境中，事务可能涉及多个节点，需要通过网络通信协调，增加了延迟。

• 数据分片间的通信：即使简单查询也可能需要跨实例、跨节点访问数据，导致额外的实例间进程通信开销、网络开销。

🚄 一个小查询返回多条数据时，需要从所有节点中拉取数据；查询中当出现 JOIN 时，需要从其他节点拉取数据。

分布式事务的复杂性

• 两阶段提交（2PC）：为保证 ACID，分布式事务需要 2PC 等协议，涉及多轮协调和日志持久化，显著增加延迟。

• 锁竞争放大：分布式锁需要跨节点同步，可能引发全局等待甚至死锁，降低并发吞吐量。

• 事务回滚成本：分布式事务失败时，回滚需要跨节点协调，代价更高

🎁 如果事务涉及多个分片的数据（如银行转账的转出和转入账户位于不同节点），必须跨节点处理，性能显著低于单分片事务。

除此之外，分布式架构下为了保障数据的一致性，基础设施、调度过程等等都会引入额外的复杂度和开销。

03 非平衡部署 = 单机 TP + 分布式 AP

在与用友集团一起服务客户的过程中，我们发现对于 ERP 系统，特别是财务相关的领域中，提供与单机数据库等同的 TP 性能表现，是让分布式数据能够用起来的关键。

基于这种理解，我们结合了多种技术，创新地构建了“非平衡部署”方案。

如上图所示，在部署时，可以通过手工配置：

1. TP 单机部署：在负责 TP 业务的数据节点上，仅部署 1 个实例，并再另一台主机上配置它的镜像实例，保障高可用性；

2. AP 分布式部署：在其余节点，仍采取传统的分布式部署方案，每台主机运行多个主实例、镜像实例；

3. 同时在 TP 业务相关的表创建的过程中，指定分布在 TP 区中的主机上。

这种“非平衡部署”模式下：

1. TP 相关查询的仅会在单一实例上运行，避免了分布式架构中多节点通信、分布式事务协调的开销；

2. 当发生 JOIN 时，TP 相关的表都在同一实例中，无需和其他节点通信，本地单进程内即可执行查询；

3. 独占主机，硬件资源更充沛，有效应对 TP 业务峰值时的负载压力。

⛺️ YMatrix 独有的“非平衡部署”模式，通过 MatrixUI 进行手工配置即可实现，具体参考官方文档：https://ymatrix.cn/doc/6.3/install/asymmetric

04 零售业案例-月新增 3000 万+峰值 10 万 TPS

我们与战略合作伙伴——用友集团，通过先进的“非平衡部署”方案，以 HTAP 能力为亮点，为全国排名前 2 的医药连锁零售上市企业提供了领先的业财一体解决方案。在极具挑战的生产环境中，为客户提供了高效、稳定的数据服务，用一套数据满足客户 TP、AP 的需求，实现了 HTAP 在零售业的完美落地。

在该项目中，YMatrix 在 TP 方面已经支撑了月新增 3000 万交易凭证的业务流程稳定、高效运行，保障了多次月结业务的顺利进行，月结负载峰值 TPS 高达 10w+。同时，CPU、内存等资源始终处于安全水位，这充分证明了 YMatrix 在 TP 场景下的性能表现。

05 总结

单靠内核优化，撑不起企业级 HTAP。YMatrix 通过创新的“非平衡部署”方案，既保留了分布式的扩展性，又实现了单机级 TP 性能，为零售、制造等强业务负载场景打通了一条高效可控的新路径。

想知道你的业务是否适合这套方案？欢迎留言交流或点击下方阅读原文查看相关案例。