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存儲的未來

2022-01-25
來源:yzsDBA
關鍵詞: 存儲 CPU 執行器

存儲的未來

對于某些用例,當前存儲設計是次優的。我們相信可以通過在”heap”操作和存儲之間添加一個抽象層來進行改進。當前,存儲設計基于按行組織頁的假設:heapam.h假設:每個tuple只有一個元組頭和一個數據區域,即包括HeapTuple及tuple邏輯操作的代碼,比如delete、update、加鎖。類似,執行器代碼表示TupleTableSlot抽象層的元組,該抽象層下面是HeapTuple。2015年2ndQuadrant致力于在PG中實施列式存儲項目,以下是根據實施過程中吸取的經驗得出的計劃。

項目大綱

1) 垂直分區

2) 執行器批處理

3) 執行器向量化

4) 列索引

5) 表的可拔插存儲

6) 列式存儲插件

當將向量化執行引擎集成到列式存儲中時,才能獲得最高性能。列式存儲不用向量化當然也可以,但是獲得的收益卻不是最大。因為CPU仍然是一次僅操作一個元素。也可以不在列式存儲上做向量化,但收益也很小,因為要使向量化,必須將基于行的數據轉換成基于列的數據,這是一個緩慢的操作。

垂直分區

將表的存儲區域拆分為多個部分的能力,將列的子集放入每個存儲區域。這有幾點:

1) 跳過讀取查詢中不使用的列存儲區域

2) 不同列使用不同存儲策略(基于行或基于列;基于列的不同實現:實驗、壓縮或非壓縮等)

3) 在具有多個存儲區域的元組上讀取元組,用于他們之間的join

挑戰:

1) 表和存儲區域之間進行join需要單獨處理

2) Join消除是關鍵

3) 邏輯/物理元組表示需要改變(尤其是單個atrrelid值的pg_attribute不再表示一個表的元組描述符)

批量執行

指執行器在單個節點一次處理多個元組的能力,而不是當前一次僅處理一個。需要大改TupleTableSlot結構以及節點執行流程。這適用于9.7.

向量化執行

執行器在CPU級別使用SIMD指令用于函數操作的能力。這基于執行器批量執行。聚合操作需要提供專用代碼。

列式索引

這個項目關于列存儲的新索引訪問方法。一個明顯的輸出是深入了解哪種列存儲方法最有效。好處:索引比標準索引更加緊湊,因此掃描速度更快。

表的可拔插存儲

這個項目關于為表存儲創建一個類似訪問方法的接口。目前,所有存儲都通過heapam.c。這使編寫不同實現成為可能。PG12開始已支持表訪問方法的可拔插。Heapam.c接口假定用于有一個表和一個TID。目前TID只是關系中元組的物理位置。該項目可能需要更高元組標識符以適應不同的存儲實現。同時,當前heapam.c實現返回一個包含元組的HeapTuple結構,但不同的實現可能有完全不同的方式來表示存儲中的元組。因為我們希望利用元組的不同表示而不是heapify他們。所以可能需要進行更多修改,以便可以將元組傳遞給執行程序代碼。這如何工作,還不清楚,需要更多研究。執行器批處理可以依靠他一次對多個元組進行操作。

Tom Lane的警示

我們需要避免DDL代碼的重寫。目前所有utility代碼都假設HeapTuples可傳遞到任何地方。對于不同存儲格式,這種假設就會失效。我們需要一些方法來避免這個項目陷入無休止的utility代碼重構中。

解決方案似乎很簡單:不需要在system catalog中立即解決這個問題,如果我們禁止對system catalog使用不同存儲格式,我們就不需要邊界大量utility代碼。

將來有人可以重構涉及單個catalog的代碼,以允許將可拔插(非堆)存儲用于該catalog。這可以零碎地完成,取消對一個特定catalog的限定。

列存的插件

面向列存儲的可拔插存儲引擎。

現有用例分析

上面介紹的是PostgreSQL的,分析其他數據庫也很有用。

MySQL/MariaDB

MySQL和MariaDB提供可拔插存儲引擎,請參考其手冊。

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MongoDB

mongoDB也提供可拔插存儲,參考其手冊。




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