高性能列式存储 | 青训营笔记

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这是我参与「第四届青训营」笔记创作活动的第14天。

ORC 详解

Apache ORC(optimizedRC File) 存储源自于RC这种存储格式,产生于 Hive 项目,是一种列式存储引擎,对schema的变更(修改schema需要重新生成数据)支持较差,主要是在压缩编码、查询性能方面做了优化。是大数据分析领域使用最广的列存格式之一。

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数据模型

ORC 会给包括根节点在内的中间节点都创建一个 Column。下图中创建 8 个 Column

index.png 嵌套类型或者集合类型支持和 Parquet 差别较大。optional 和 repeated 字段依赖父节点记录额外信息来重新 Assembly 数据

数据布局

类似 Parquet,是 Rooter + Stripe + Column + Page (Row Group) 结构。在 Encoding / Compression / Index 支持上和 Parquet 几乎一致

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ACID 特性

支持 Hive Transactions 实现,目前只有 Hive 本身集成。 类似 Delta Lake / Hudi / Iceberg。基于 Base + Delta + Compaction 的设计。

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Parquet vs ORC 对比

原理层面上最大的差别就是对于 NestedType 和复杂类型处理上,Parquet 的算法上要复杂很多,带来的 CPU 的开销比 ORC 要略大。 ORC 的算法上相对简单,但是要读取更多的数据。因此,这个差异的对业务效果的影响,很难做一个定性的判定,更多的时候还是要取决于实际的业务场景

选择
两者在性能上没有非常明显的差距与优势。

  • 根据实际业务做充分的测试调优

  • Spark 生态下 Parquet 比较普遍

  • Hive 生态下 ORC 有原生支持

  • 整体上,Spark 比 Hive 更加有优势,所以大部分情况下,Parquet 可能是个更好的选择

列存演进

数仓列存

  • 典型的数仓,例如 ClickHouse 的引擎也是基于列存构建的。支
  • 持更加丰富的索引,例如 Bitmap Index、Reverted Index、Data Skipping Index等
  • 湖仓一体的大趋势下,数仓和大数据数据湖技术和场景下趋于融合,大数据场景下的格式层会借鉴更多的数仓中的技术

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存储侧下推

  • 更多的下推工作下沉到存储服务侧
  • 越接近数据,下推过滤的效率越高
  • 例如 AWS S3 Select 功能
  • 挑战:
    • 存储侧感知 Schema
    • 计算生态的兼容和集成

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Column Family 支持

背景: Hudi 数据湖场景下,支持部分列的快速更新

  • Parquet引入 Column Family 概念,把需要更新的列拆成独立的 Column Family
  • 深度改造 Hudi 的 Update 和 Query 逻辑,根据 Column Family 选择覆盖对应的 Column Family
  • Update 操作实际效果有 10+ 倍的提升

总结

ORC是大数据分析领域使用最广的列存格式之一。总体而言Spark 比 Hive 更加有优势,大部分情况下Parquet 也许是更好的选择。