OceanBase 4.0 解读：从 TPC-H 性能测评看 4.0 与 3.x 差异

关于作者

肖帆 OceanBase 技术专家

OceanBase 技术专家，开源生态团队成员。毕业于华中科技大学软件工程专业，从事数据库领域的质量保障工作，曾就职于有赞、网易，参与关系型数据库、缓存数据库、对象存储相关产品的测试开发，目前的工作方向是 OceanBase 社区版性能测试。

2022 年 11 月 3 日， OceanBase 社区版 4.0 Beta 版本正式上线。发布现场的演练测试结果显示，OceanBase 社区版 4.0 在同等硬件环境下，OLTP（联机事务处理）性能是 MySQL 企业版的 1.9 倍，OLAP（联机分析处理）性能是 Greenplum 6.22.1 的 5 到 6 倍。其中，OLAP 性能测试采用 TPC-H（商业智能计算测试），这是国际事务交易处理性能委员会（TPC，Transaction Processing Performance Council）组织制定的用来模拟决策支持类应用的一个测试集，基于 3NF 实现了一个数据仓库，共包含 8 个基本关系，其主要评价指标是各个查询的响应时间，TPC-H 已经成为世界上最为流行的 OLAP 工作负载的 benchmark 测试程序，其测试结果也成为分析型数据库及 HTAP 数据库重要的评测指标。

本文将和大家分享如何在 OceanBase 数据库上进行 TPC-H 测试，介绍 OceanBase 4.0 版本的 TPC-H 基准测试方法和性能优化建议。

如何进行 TPC-H 测试

▋ OBD 一键自动测试

OBD（OceanBase Deployer）是 OceanBase 社区版的安装部署工具，作为包管理器，可以用来管理 OceanBase 社区版所有的工具。为了帮助用户更简单、更快速地进行性能测试， OBD 已集成了 Sysbench、TPC-C、TPC-H 三种常用测试工具，你可以一键进行全流程的性能测试。测试中过程中 OBD 会根据当前运行环境自动进行参数调优，以跑出最佳的性能。

在完成 OBD 及 OceanBase 社区版安装后，用户可以通过一条简单的命令，就可以完成整个 TPC-H 流程的测试：

obd test tpch obperf --tenant=tpch_mysql -s 100 --remote-tbl-dir=/tmp/tpch100

图 1 TPC-H 测试演示（obd)

OBD 既可以全自动式一键进行 TPC-H 测试，也可以手动设置各种参数来白盒体验测试的各个步骤。下面介绍几个使用 OBD 进行 TPC-H 性能测试中，比较重要的参数。

• **查看流程及操作日志：**如果用户觉得 OBD 的执行过程相对黑盒，希望了解 OBD 一键测试的过程中，具体进行哪些操作，可以加上'-v'，OBD 将在控制台详细打印出整个操作的流程，包括生成数据、导数、参数调优、合并、执行查询 SQL 等所有的操作日志。

• **关闭数据文件传输：**TPC-H 需要指定一台 OceanBase 目标服务器作为执行对象。在执行 TPC-H 测试前，OBD 会将测试需要的数据文件传输到指定机器的指定目录下，这些文件可能会比较大，如果用户已经在目标机器上准备好数据文件，可以通过 '--dt=true' 选项关闭传输，OBD 将直接从导数步骤开始进行 TPC-H 测试。

• **执行查询 SQL：**如果用户已经完成了导数，只是想简单的执行查询 SQL，可以加上'--test-only=true'，OBD 会进行参数调优并执行 22 条查询语句，操作完成后，还会自动将调优参数恢复成系统默认值。如果用户希望手动体验参数调优带来的性能差异，可以再加上'-O 0'，这样 OBD 将不会进行任何参数调优，仅仅执行查询语句。用户可以自由组合各种参数，体验 OceanBase 带来的性能收益。

▋ 手动进行 TPC-H 测试

如果用户希望通过原始的流程，手动体验整个 TPC-H 的测试，OceanBase 也在官网供了详细的测试流程和步骤。这里主要对 4.0 版本与之前 3.x 版本的步骤差异进行介绍。

• **参数调整：**OceanBase 4.0 版本引入了向量化和存储下压等新的特性，这些特性对性能提升有重大影响。需要注意的是，在存储下压和向量化设置后，建议用户进行刷新 plan cache 操作，以避免因前期执行 query 导致旧的 plan cache 被命中。

• **建表语句调整：**由于扫表性能的提升，OceanBase 4.0 版本后不再需要额外加索引。建表时可以将编码格式指定为 CONDENSED，数据会被编码并以 selective encoding 格式保存，有利于提升查询的性能。

• **合并步骤调整：**4.0 引入了租户级别的合并，执行合并命令需要在对应的租户下执行，或在系统租户下指定合并的租户。相应的合并相关的内部表也进行了调整，用户可以在系统租户下查询 CDB_OB_MAJOR_COMPACTION，获取所有租户合并的全局信息。

• **手动收集统计信息：**4.0 版本后，合并不再收集统计信息，用户可以手动进行统计信息的收集。在 OceanBase 优化器中，可统计信息有表统计信息（table level statistics）和列统计信息（column level statistics）两种。统计信息收集后，优化器的估算会更准确，生成的执行计划也会更快。

目前 OceanBase 优化器针对统计信息收集提供了两种方式：DMBS_STATS（推荐）、ANALYZE 命令行。使用 OBD 或者 OCP 部署的用户，可以使用自带的 DMBS_STATS 包，通过 call dbms_stats.gather_table_stats 等方式进行统计信息的收集。

如果使用 ANALYZE 的方式，MySQL 租户需要开启 SQL 拓展功能（执行 alter system set enable_sql_extension=True）。用户也可以设置_force_parallel_query_dop，进一步提升统计信息收集的执行并发度。

▋ 重要参数解析

1. 向量化参数：_rowsets_enabled

4.0 增加向量化执行功能（vectorization)，使得 OceanBase 具备一次处理多行数据的能力，大幅减少函数调用次数和指令调用 cache miss，提高 SQL 执行器能力。

为了提高 SQL 执行器的灵活性，我们提供了配置项_rowsets_enabled ， 控制整个向量化执行的开启关闭。向量化是租户级配置项，在系统租户下执行一定要指定租户名，或者在普通租户下执行。向量化影响所有 SQL 的 RT（响应时间），建议用户在测试时开启。

2. 存储下压参数：_pushdown_storage_level

随着对 AP 场景不断深入优化，存储层引入多个将过滤、计算下压到底层的新特性，该配置项_pushdown_storage_level 进行控制。当参数设置为 3 时，将开启静态数据快速扫、filter 下推以及聚合下推。存储层将提前对数据进行计算或者过滤，从而减少无效数据的处理并显著提升计算效率。

TPC-H 测试结果解读

以下测试结果的硬件环境，均为 3 台 32C 128G（ecs.g7.8xlarge）节点、每台机器上挂载 3 块 500G ESSD 云盘，测试数据量为 100GB。

▋ 相比上一个版本，OceanBase 4.0 带来了哪些变化？

我们将 OceanBase 社区版 4.0.0、社区版 3.1.0 进行 TPC-H 100GB 测试对比，按照顺序执行 22 条查询 SQL。从数据上来看，整体性能相比于 3.1 版本提升 5 倍。

▋ 相比开源 OLAP 数据库，OceanBase 4.0 带来了哪些新可能

我们将 OceanBase 社区版 4.0.0 与 Greenplum 6.22.1 进行 TPC-H 性能对比，从实际测试数据上可以看到，同等硬件条件下，OceanBase 社区版 4.0 的 AP 能力是 Greenplum 6.22 的 5-6 倍，部分场景下性能差异可达到 9 倍。

图 2 TPC-H 100 GB Results (By Query)

图 3 TPC-H 100 GB Results (Total Time)

写在最后

TPC-H 22 条标准 SQL 中，包含了用户数据分析 SQL 里常用的聚合分析、连接查询、表达式计算、子查询等操作，反映了数据库在并发查询、表扫描、filter 下压等方面的通用能力。OceanBase 在 TPC-H 测试中响应时间的大幅降低，体现了 OceanBase 在 OLAP 方面能力的不断突破。

从 2010 年开始立项的 OceanBase，一直是原生分布式数据库的信仰者、开拓者。我们希望能够基于“一个系统，一份数据” 为用户提供同时处理交易和实时分析的高性价比能力。 自登顶 TPC-C 榜首，OceanBase 不断稳步迈进提升 OLAP 的能力。 4.0 版本 OceanBase 的实时分析能力，无论是相对 3.x 版本，还是专门的 OLAP 数据库，都有了质的飞跃。 我们希望真正帮助企业解决传统 ETL 带来的数据同步延迟和业务复杂度问题，帮助用户在实际场景中能够同时兼顾到 OLTP 类的事务处理和 OLAP 类的报表分析、业务决策等实时分析能力，让数据库服务和业务应用变得简单。

Reference：

○ TPC-H 基准测试定义

https://www.tpc.org/tpcc/default5.asp

○ TPC-H Standard Specification

https://www.tpc.org/tpc_documents_current_versions/pdf/tpc-h_v3.0.1.pdf

○ OceanBase 4.0 TPC-H 测试文档

https://www.oceanbase.com/docs/community-observer-cn-10000000000900957