存儲(chǔ)的未來

對(duì)于某些用例，當(dāng)前存儲(chǔ)設(shè)計(jì)是次優(yōu)的。我們相信可以通過在”heap”操作和存儲(chǔ)之間添加一個(gè)抽象層來進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)前，存儲(chǔ)設(shè)計(jì)基于按行組織頁的假設(shè)：heapam．h假設(shè)：每個(gè)tuple只有一個(gè)元組頭和一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，即包括HeapTuple及tuple邏輯操作的代碼，比如delete、update、加鎖。類似，執(zhí)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(shí)施列式存儲(chǔ)項(xiàng)目，以下是根據(jù)實(shí)施過程中吸取的經(jīng)驗(yàn)得出的計(jì)劃。

項(xiàng)目大綱

1） 垂直分區(qū)

2） 執(zhí)行器批處理

3） 執(zhí)行器向量化

4） 列索引

5） 表的可拔插存儲(chǔ)

6） 列式存儲(chǔ)插件

當(dāng)將向量化執(zhí)行引擎集成到列式存儲(chǔ)中時(shí)，才能獲得最高性能。列式存儲(chǔ)不用向量化當(dāng)然也可以，但是獲得的收益卻不是最大。因?yàn)?a class="innerlink" href="http://m.jysgc.com/tags/CPU" target="_blank">CPU仍然是一次僅操作一個(gè)元素。也可以不在列式存儲(chǔ)上做向量化，但收益也很小，因?yàn)橐瓜蛄炕仨殞⒒谛械臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成基于列的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)緩慢的操作。

垂直分區(qū)

將表的存儲(chǔ)區(qū)域拆分為多個(gè)部分的能力，將列的子集放入每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。這有幾點(diǎn)：

1） 跳過讀取查詢中不使用的列存儲(chǔ)區(qū)域

2） 不同列使用不同存儲(chǔ)策略（基于行或基于列；基于列的不同實(shí)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)、壓縮或非壓縮等）

3） 在具有多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的元組上讀取元組，用于他們之間的join

挑戰(zhàn)：

1） 表和存儲(chǔ)區(qū)域之間進(jìn)行join需要單獨(dú)處理

2） Join消除是關(guān)鍵

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

批量執(zhí)行

指執(zhí)行器在單個(gè)節(jié)點(diǎn)一次處理多個(gè)元組的能力，而不是當(dāng)前一次僅處理一個(gè)。需要大改TupleTableSlot結(jié)構(gòu)以及節(jié)點(diǎn)執(zhí)行流程。這適用于9．7．

向量化執(zhí)行

執(zhí)行器在CPU級(jí)別使用SIMD指令用于函數(shù)操作的能力。這基于執(zhí)行器批量執(zhí)行。聚合操作需要提供專用代碼。

列式索引

這個(gè)項(xiàng)目關(guān)于列存儲(chǔ)的新索引訪問方法。一個(gè)明顯的輸出是深入了解哪種列存儲(chǔ)方法最有效。好處：索引比標(biāo)準(zhǔn)索引更加緊湊，因此掃描速度更快。

表的可拔插存儲(chǔ)

這個(gè)項(xiàng)目關(guān)于為表存儲(chǔ)創(chuàng)建一個(gè)類似訪問方法的接口。目前，所有存儲(chǔ)都通過heapam．c。這使編寫不同實(shí)現(xiàn)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(gè)表和一個(gè)TID。目前TID只是關(guān)系中元組的物理位置。該項(xiàng)目可能需要更高元組標(biāo)識(shí)符以適應(yīng)不同的存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，當(dāng)前heapam．c實(shí)現(xiàn)返回一個(gè)包含元組的HeapTuple結(jié)構(gòu)，但不同的實(shí)現(xiàn)可能有完全不同的方式來表示存儲(chǔ)中的元組。因?yàn)槲覀兿Ｍ迷M的不同表示而不是heapify他們。所以可能需要進(jìn)行更多修改，以便可以將元組傳遞給執(zhí)行程序代碼。這如何工作，還不清楚，需要更多研究。執(zhí)行器批處理可以依靠他一次對(duì)多個(gè)元組進(jìn)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(shè)HeapTuples可傳遞到任何地方。對(duì)于不同存儲(chǔ)格式，這種假設(shè)就會(huì)失效。我們需要一些方法來避免這個(gè)項(xiàng)目陷入無休止的utility代碼重構(gòu)中。

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

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

列存的插件

面向列存儲(chǔ)的可拔插存儲(chǔ)引擎。

現(xiàn)有用例分析

上面介紹的是PostgreSQL的，分析其他數(shù)據(jù)庫也很有用。

MySQL／MariaDB

MySQL和MariaDB提供可拔插存儲(chǔ)引擎，請(qǐng)參考其手冊(cè)。

MongoDB

mongoDB也提供可拔插存儲(chǔ)，參考其手冊(cè)。