introduzione
Gli indici columnstore in SQL sono una funzionalità di database specializzata che può migliorare significativamente le prestazioni delle query e la compressione dei dati in determinati scenari. Sono stati progettati per affrontare le sfide in termini di prestazioni e storage associate alla gestione di grandi volumi di dati nel data warehousing e nei carichi di lavoro analitici. Questo articolo approfondirà la cronologia, la struttura interna, le caratteristiche principali, i tipi, l'utilizzo e le prospettive future degli indici Columnstore in SQL.
Storia e origine
Gli indici columnstore in SQL sono stati introdotti per la prima volta da Microsoft con il rilascio di SQL Server 2012. Il concetto di archiviazione a colonne, su cui si basano gli indici columnstore, risale agli anni '70. Tuttavia, ha guadagnato popolarità a metà degli anni 2000 con l’avvento dei big data e la necessità di una migliore compressione dei dati e prestazioni delle query. L'implementazione degli indici Columnstore da parte di Microsoft ha segnato un progresso significativo in quest'area, rendendola una funzionalità standard in molti moderni sistemi di gestione di database.
Informazioni dettagliate sugli indici columnstore in SQL
Un indice Columnstore è una tecnologia che organizza e archivia i dati per colonne anziché per l'archiviazione tradizionale basata su righe. Nell'archiviazione basata su righe, i dati in una tabella vengono archiviati e recuperati riga per riga. Al contrario, con gli indici Columnstore, i dati all'interno di ogni colonna vengono archiviati ed elaborati insieme, garantendo una migliore compressione e prestazioni migliori per le query analitiche.
Gli indici columnstore sono adatti per carichi di lavoro con un utilizzo intensivo di lettura, in cui le query coinvolgono grandi quantità di dati e aggregazioni. Possono accelerare in modo significativo il reporting, il data warehousing e le query analitiche che richiedono la scansione e l'elaborazione di grandi set di dati.
Struttura interna e funzionamento
La struttura interna di un indice Columnstore è basata su segmenti di colonna e dizionari. Un segmento di colonna è un'unità di dati compressa per ciascuna colonna. Consiste in un insieme di valori insieme a una serie di metadati, inclusi valori minimi e massimi, per facilitare il recupero dei dati.
I dizionari vengono utilizzati per comprimere valori ripetitivi in una colonna. Invece di archiviare i valori effettivi più volte, il dizionario archivia valori univoci e i relativi ID corrispondenti, riducendo i requisiti di archiviazione e migliorando le prestazioni delle query.
L'indice Columnstore sfrutta una tecnica chiamata elaborazione batch per scansionare ed elaborare in modo efficiente set di dati di grandi dimensioni. Esegue operazioni su più righe contemporaneamente, migliorando le prestazioni per le query analitiche.
Funzionalità principali degli indici columnstore in SQL
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Compressione dati: gli indici columnstore riducono significativamente i requisiti di archiviazione dei dati grazie al formato di archiviazione colonnare e alle tecniche di compressione basate su dizionario.
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Elaborazione in modalità batch: la capacità di elaborare i dati in batch, anziché riga per riga, consente un'esecuzione più rapida delle query per set di dati di grandi dimensioni.
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Pushdown del predicato: gli indici columnstore supportano il pushdown dei predicati, il che significa che Query Optimizer può filtrare i dati a livello di archiviazione prima che vengano recuperati, migliorando ulteriormente le prestazioni delle query.
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Esecuzione vettorizzata: le operazioni su interi vettori di dati vengono eseguite simultaneamente, con conseguente miglioramento della velocità di esecuzione delle query.
Tipi di indici columnstore in SQL
Esistono due tipi di indici columnstore in SQL:
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Indice columnstore cluster (CCI):
- Ogni tabella può avere una sola CCI.
- L'intera tabella viene convertita in un formato colonnare compresso.
- Ideale per data warehousing di grandi dimensioni e carichi di lavoro analitici.
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Indice columnstore non cluster (NCCI):
- È possibile creare più NCCI su una singola tabella.
- Solo le colonne selezionate vengono convertite in un formato colonnare compresso, lasciando il resto nel formato basato su righe.
- Adatto per scenari in cui alcune colonne vengono interrogate più frequentemente di altre.
Di seguito è riportata una tabella che riassume le differenze tra CCI e NCCI:
| Caratteristica | Indice columnstore cluster (CCI) | Indice columnstore non cluster (NCCI) |
|---|---|---|
| Conversione della tabella | L'intera tabella viene convertita in formato colonnare | Vengono convertite solo le colonne selezionate |
| Numero di indici | È consentita una sola CCI per tavolo | È possibile creare più NCCI su una tabella |
| Prestazioni delle query | Generalmente più veloce grazie allo stoccaggio colonnare completo | Le prestazioni delle query dipendono dalla selezione della colonna |
Utilizzo, sfide e soluzioni
Gli indici columnstore sono estremamente utili per le query analitiche che implicano l'elaborazione dei dati su larga scala. Tuttavia, potrebbero non essere adatti ai carichi di lavoro OLTP (Online Transaction Processing), che comportano frequenti transazioni e aggiornamenti su piccola scala. In tali scenari, gli indici tradizionali basati su righe offrono prestazioni migliori.
Le sfide con gli indici columnstore includono:
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Inserisci e aggiorna le prestazioni: gli indici columnstore possono presentare prestazioni di inserimento e aggiornamento più lente rispetto agli indici basati su righe, poiché richiedono il caricamento in blocco dei dati per prestazioni ottimali.
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Negozio Delta: per gestire gli aggiornamenti in modo efficiente, SQL Server mantiene un archivio Delta per i dati non salvati, che viene periodicamente unito al Columnstore principale. Questo processo può influire sulle prestazioni delle query durante le unioni.
Le soluzioni a queste sfide includono:
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Aggiornamenti batch: l'esecuzione degli aggiornamenti in batch più grandi può migliorare le prestazioni riducendo la frequenza delle unioni dell'archivio Delta.
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Segmentazione dei dati: La segmentazione dei dati in unità più piccole può aiutare a velocizzare le operazioni di inserimento e aggiornamento.
Caratteristiche e confronti
Confrontiamo gli indici Columnstore con funzionalità di database simili:
| Caratteristica | Indici columnstore | Indici Rowstore |
|---|---|---|
| Formato di archiviazione | Stoccaggio colonnare | Archiviazione basata su righe |
| Compressione | Rapporti di compressione elevati | Rapporti di compressione più bassi |
| Prestazioni delle query | Più veloce per le query analitiche | Più veloce per le query OLTP |
| Inserisci e aggiorna le prestazioni | Più lento per gli aggiornamenti individuali | Più veloce per gli aggiornamenti individuali |
Prospettive e tecnologie future
Poiché i dati continuano a crescere in modo esponenziale, gli indici Columnstore rimarranno un componente cruciale dei database moderni. I progressi futuri potrebbero concentrarsi sulla risoluzione delle sfide legate agli aggiornamenti e sulla fornitura di algoritmi di compressione ancora più efficienti.
Server proxy e indici columnstore in SQL
I server proxy forniti da OneProxy possono migliorare le prestazioni delle distribuzioni di SQL Server utilizzando gli indici Columnstore. Instradando le query SQL attraverso server proxy, le organizzazioni possono scaricare parte del sovraccarico di elaborazione e potenzialmente migliorare i tempi di risposta per i client remoti. Inoltre, le funzionalità di bilanciamento del carico di OneProxy possono aiutare a distribuire le query in modo uniforme, ottimizzando l'utilizzo delle risorse.
Link correlati
Per ulteriori informazioni sugli indici columnstore in SQL, fare riferimento alle seguenti risorse:
