【36氪独家｜把数据库搬到GPU上性能可提高100倍，Zilliz获数千万元天使轮融资】

Zilliz定位做基于GPU硬件加速的新一代OLAP数据库系统。公司成立于2016年3月，并于2017年8月完成云启资本领投，靖亚资本、华岩资本跟投的数千万元天使轮融资。

数据库的发展史

我此前不久在“偶数”的文章中写到过数据库的发展历程，不妨先回顾下。

数据库承担的功能是存储和计算，可分为交易型OLTP（on-line transaction processing）、分析型OLAP（On-Line Analytical Processing）两类：

交易型OLTP是最稳定的，主要是针对基本的、日常的事务处理，银行交易就是一个典型的应用场景，由于不能出纰漏，大企业基本都选用Oracle的产品，该市场80%已饱和，并且增长缓慢。
分析型OLAP是数据仓库系统，支持复杂的分析操作，侧重决策支持，并且提供直观易懂的查询结果，像现在智能交通中识别车牌就是典型应用，需要分析大量数据，以及现在正火热的AI都需要分析型数据库做底层支撑。分析型数据库是创业公司的机会，存量市场在200亿美元，目前还在保持高速增长。

Oracle做为数据库的巨头，产品即有OLTP，也有OLAP。第一代分析型数据库／OLAP，代表有Oracle的Exadata，缺点是只能储存在EMC这样的高端专有硬件上，每个节点要花费400多万，并且，多节点共享一个存储设备，导致可拓展性差，往往只能支持10几个节点。

接着，出现第二代数据仓——MPP大规模并行处理。这时，数据已经不需要储存在专有硬件上，普通的x86服务器即可，成本自然下降。各个计算节点的数据独立存在本地的硬盘上，互相之间不共享，计算时将任务并行的分散到多个服务器和节点上，在每个节点上计算完成后，将各自部分的结果汇总在一起得到最终的结果。代表产品有HPVertica、EMC收购的Greenplum、IBM Netezza，虽然这种架构下节点可拓展至几十个，但依旧不能满足大规模的扩展需求。

随着Hadoop的发展，第三代数据库崛起，数据存储在HDFS上，HDFS是运行在通用硬件上的分布式文件系统。此时，存储、计算分离，各节点之间能够互相访问，扩展性强，可以延伸到上千个节点。不过由于新产品的性能还没能很好磨合，有些情况下，第三代数据库不如第二代快速。

之后，在Hadoop上就长出了很多开源技术，用来更进一步完善、优化性能，像HAWQ、Hive、Impala、Spark SQL等。

CPU与GPU

在PC上，CPU负责“计算”，我们平日里说的“核”就是代表计算能力，核数越大，算力越高。要进行高性能计算时，往往是通过堆CPU服务器来实现集群化计算，但现在CPU的算力已经到了物理极限，目前停留在16核规模。

GPU之前是负责图像渲染的，就是通过模拟现实场景生成逼真的图片，多应用在游戏等领域，比如衣服对风抖动、布料上的纹理等等，这些都是经过实时渲染而来。这背后每个离子需要经过大量的物理计算，才能给用户带来观影变化。相较于CPU的十几核来说，GPU上可以承载数千个处理单元。

GPU的这种“大规模并行计算”的能力开始被挖掘，从之前协处理器向主流处理器做推移，英伟达在这方面贡献最多。现在，GPU计算已经在深度学习、高性能计算（HPC）中广泛应用，越来越像更高性能的CPU。

GPU数据库的核心

此前，数据库是运行在CPU上，最新一代是基于Hadoop优化过的开源技术。而Zilliz要做的是把数据库搬到GPU上。

既然逻辑上成立，那为什么之前没有人做出来过？Zilliz创始人兼CEO谢超（花名“星爵”）分享：“用GPU来跑数据库最早可以追溯到15年前的学术研究。但上层软件受下层硬件的约束，导致这么多年没有发展起来。而如今，英伟达等芯片厂商已经把GPU的生态搭建起来，帮开发者把门槛降低，任何人都可以在上面开发应用，就像当初的安卓系统普及一样，现在也有了实现GPU数据库的苗头。”

之前，PC上的实时数据流是直接传给CPU处理，数据仓库中的数据是从磁盘读取到主存（也就是内存）然后调由CPU处理。在这个流程上，GPU数据库没有本质变化，只不过数据直接传到GPU处理。

改变的是数据库的“存储调度引擎”、“优化器”和“执行器”：

“存储调度引擎”决定数据的吞吐率，即数据访问、存储的带宽。由于GPU是显存，所以带宽比CPU快1个数量级以上。
而“优化器”和“执行器”是决定一个数据库性能的关键。优化器负责找出最佳步骤，执行器负责控制硬件。例如，给一堆数据做排序，“先排序还是先筛选”是由优化器决定，当优化器决定先排序时，接下来由执行器调配硬件。当底层的物理媒介从CPU变为GPU时，执行的架构模型显然需要完全改变。GPU可以做大规模处理，CPU只是单线处理，处理数据的算法上会发生质的改变，速度提高1个数量级。

谢超（花名“星爵”）透露，整体下来，Zilliz可以比CPU数据库的性能提高100倍。

据悉，今年6月份Zilliz已完成第一代产品研发，重点选择银行、政府、互联网行业，目前在测试阶段，收费规则还在探索中。Zilliz首先支持的是基于英伟达GPU的解决方案，预计今年年底产品正式上线，之后也会跟进ATI解决方案，以及FPGA也是尝试的方向。

团队上，Zilliz现在不到20人。创始人谢超（花名“星爵”）曾就职于甲骨文(Oracle)公司美国总部，负责数据库系统的核心研发工作。他作为奠基人之一研发的Oracle 12c多租户数据库(Oracle Multitenant)采用多租户管理的理念，通过可插拔式结构实现数据库集群的动态管理，成功实现了在公有云或者私有云上提供数据库服务，迄今已经为公司创造了超过数十亿美金的营收。