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数据库为什么会分为“行式存储”和“列式存储”呢?

2018-09-19 10:40:35  来源:研发云

摘要:传统的关系型数据库,如 Oracle、DB2、MySQL、SQL SERVER 等采用行式存储法(Row-based),在基于行式存储的数据库中, 数据是按照行数据为基础逻辑存储单元进行存储的, 一行中的数据在存储介质中以连续存储形式存在。
关键词: 数据库
我们知道

当今的数据处理大致可分为两大类

联机事务处理 OLTP

(on-line transaction processing)

以及联机分析处理 OLAP

(On-Line Analytical Processing)

OLTP 是传统关系型数据库的主要应用

用来执行一些基本的、日常的事务处理

比如数据库记录的增、删、改、查等等

而 OLAP 则是分布式数据库的主要应用

它对实时性要求不高,但处理的数据量大

通常应用于复杂的动态报表系统上

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OLTP与OLAP的主要区别

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OLTP与OLAP

在数据库的应用类别方面

为何会出现显著差别呢?

其实,这是因数据库存储模式不同而造成的

行式存储和列式存储

传统的关系型数据库,如 Oracle、DB2、MySQL、SQL SERVER 等采用行式存储法(Row-based),在基于行式存储的数据库中, 数据是按照行数据为基础逻辑存储单元进行存储的, 一行中的数据在存储介质中以连续存储形式存在。

列式存储(Column-based)是相对于行式存储来说的,新兴的 Hbase、HP Vertica、EMC Greenplum 等分布式数据库均采用列式存储。在基于列式存储的数据库中, 数据是按照列为基础逻辑存储单元进行存储的,一列中的数据在存储介质中以连续存储形式存在。

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行式存储的适用场景包括:

1、适合随机的增删改查操作;

2、需要在行中选取所有属性的查询操作;

3、需要频繁插入或更新的操作,其操作与索引和行的大小更为相关。

实操中我们会发现

行式数据库在读取数据的时候

会存在一个固有的“缺陷”

比如,所选择查询的目标即使只涉及少数几项属性

但由于这些目标数据埋藏在各行数据单元中

而行单元往往又特别大

应用程序必须读取每一条完整的行记录

从而使得读取效率大大降低

对此,行式数据库给出的优化方案是加“索引”

在OLTP类型的应用中

通过索引机制或给表分区等手段

可以简化查询操作步骤,并提升查询效率

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但针对海量数据背景的OLAP应用

(例如分布式数据库、数据仓库等等)

行式存储的数据库就有些“力不从心”了

行式数据库建立索引和物化视图

需要花费大量时间和资源

因此还是得不偿失

无法从根本上解决查询性能和维护成本等问题

也不适用于数据仓库等应用场景

所以后来出现了基于列式存储的数据库

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对于数据仓库和分布式数据库来说

大部分情况下它会从各个数据源汇总数据

然后进行分析和反馈

其操作大多是围绕同一列属性的数据进行的

而当查询某属性的数据记录时

列式数据库只需返回与列属性相关的值

在大数据量查询场景中

列式数据库可在内存中高效组装各列的值

最终形成关系记录集

因此可以显著减少IO消耗

并降低查询响应时间

非常适合数据仓库和分布式的应用

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列式存储引擎的适用场景包括:1、查询过程中,可针对各列的运算并发执行(SMP),最后在内存中聚合完整记录集,最大可能降低查询响应时间;

2、可在数据列中高效查找数据,无需维护索引(任何列都能作为索引),查询过程中能够尽量减少无关IO,避免全表扫描;

3、因为各列独立存储,且数据类型已知,可以针对该列的数据类型、数据量大小等因素动态选择压缩算法,以提高物理存储利用率;如果某一行的某一列没有数据,那在列存储时,就可以不存储该列的值,这将比行式存储更节省空间。

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当然,跟行数据库一样

列式存储也有不太适用的场景

主要包括:

数据需要频繁更新的交易场景

表中列属性较少的小量数据库场景

不适合做含有删除和更新的实时操作

随着列式数据库的发展,传统的行式数据库加入了列式存储的支持,形成具有两种存储方式的数据库系统。例如,随着Oracle 12c推出了in memory组件,使得Oracle数据库具有了双模式数据存放方式,从而能够实现对混合类型应用的支持,当然列式数据库也有对行式存储的支持比如HP Vertica。总之,没有万能的数据库,一切都要以实际的数据存储和分析需求为准!


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责编:pingxiaoli

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