Wstęp
Indeksy magazynu kolumn w języku SQL to wyspecjalizowana funkcja bazy danych, która w niektórych scenariuszach może znacznie poprawić wydajność zapytań i kompresję danych. Zostały zaprojektowane, aby sprostać wyzwaniom związanym z wydajnością i pamięcią masową związanym z obsługą dużych ilości danych w hurtowni danych i obciążeniach analitycznych. W tym artykule zagłębimy się w historię, strukturę wewnętrzną, kluczowe funkcje, typy, wykorzystanie i przyszłe perspektywy indeksów Columnstore w SQL.
Historia i pochodzenie
Indeksy magazynu kolumn w języku SQL zostały po raz pierwszy wprowadzone przez firmę Microsoft wraz z wydaniem SQL Server 2012. Koncepcja przechowywania kolumnowego, na której opierają się indeksy magazynu kolumn, sięga lat 70. XX wieku. Jednak zyskał popularność w połowie 2000 roku wraz z rozwojem dużych zbiorów danych i potrzebą lepszej kompresji danych i wydajności zapytań. Wdrożenie przez firmę Microsoft indeksów Columnstore oznaczało znaczny postęp w tej dziedzinie, dzięki czemu jest to standardowa funkcja w wielu nowoczesnych systemach zarządzania bazami danych.
Szczegółowe informacje na temat indeksów magazynu kolumn w języku SQL
Indeks Columnstore to technologia, która organizuje i przechowuje dane według kolumn, a nie tradycyjnego przechowywania opartego na wierszach. W przypadku przechowywania wierszowego dane w tabeli są przechowywane i pobierane wiersz po wierszu. Natomiast w przypadku indeksów Columnstore dane w każdej kolumnie są przechowywane i przetwarzane razem, co prowadzi do lepszej kompresji i lepszej wydajności zapytań analitycznych.
Indeksy magazynu kolumn doskonale nadają się do obciążeń wymagających intensywnego odczytu, gdzie zapytania obejmują duże ilości danych i agregacji. Mogą znacznie przyspieszyć raportowanie, hurtownię danych i zapytania analityczne wymagające skanowania i przetwarzania dużych zbiorów danych.
Struktura wewnętrzna i funkcjonowanie
Wewnętrzna struktura indeksu Columnstore opiera się na segmentach kolumn i słownikach. Segment kolumny to skompresowana jednostka danych dla każdej kolumny. Składa się z zestawu wartości wraz z szeregiem metadanych, w tym wartości minimalnych i maksymalnych, w celu ułatwienia wyszukiwania danych.
Słowniki służą do kompresji powtarzających się wartości w kolumnie. Zamiast wielokrotnie przechowywać rzeczywiste wartości, słownik przechowuje unikalne wartości i odpowiadające im identyfikatory, co zmniejsza wymagania dotyczące pamięci i poprawia wydajność zapytań.
Indeks Columnstore wykorzystuje technikę zwaną przetwarzaniem wsadowym do wydajnego skanowania i przetwarzania dużych zbiorów danych. Wykonuje operacje na wielu wierszach jednocześnie, co zwiększa wydajność zapytań analitycznych.
Kluczowe cechy indeksów magazynu kolumn w SQL
-
Kompresja danych: Indeksy magazynu kolumn znacznie zmniejszają wymagania dotyczące przechowywania danych ze względu na ich kolumnowy format przechowywania i techniki kompresji opartej na słownikach.
-
Przetwarzanie w trybie wsadowym: Możliwość przetwarzania danych partiami, a nie wiersz po wierszu, umożliwia szybsze wykonywanie zapytań w przypadku dużych zestawów danych.
-
Przesunięcie predykatu: Indeksy magazynu kolumn obsługują przesyłanie predykatów, co oznacza, że optymalizator zapytań może filtrować dane na poziomie magazynu przed ich pobraniem, co jeszcze bardziej zwiększa wydajność zapytań.
-
Wykonanie wektoryzowane: Operacje na całych wektorach danych są wykonywane jednocześnie, co skutkuje zwiększoną szybkością wykonywania zapytań.
Rodzaje indeksów magazynu kolumn w SQL
W SQL istnieją dwa typy indeksów magazynu kolumn:
-
Indeks klastrowanego magazynu kolumnowego (CCI):
- Każda tabela może mieć tylko jedno CCI.
- Cała tabela jest konwertowana do skompresowanego formatu kolumnowego.
- Idealny do dużych hurtowni danych i obciążeń analitycznych.
-
Indeks magazynu kolumn nieklastrowych (NCCI):
- W jednej tabeli można utworzyć wiele NCCI.
- Tylko wybrane kolumny są konwertowane do skompresowanego formatu kolumnowego, a reszta pozostaje w formacie wierszowym.
- Odpowiednie w scenariuszach, w których zapytania dotyczące niektórych kolumn są wykonywane częściej niż inne.
Poniżej znajduje się tabela podsumowująca różnice między CCI i NCCI:
| Funkcja | Indeks klastrowanego magazynu kolumnowego (CCI) | Indeks magazynu kolumn nieklastrowych (NCCI) |
|---|---|---|
| Konwersja tabeli | Cała tabela jest konwertowana do formatu kolumnowego | Konwertowane są tylko wybrane kolumny |
| Liczba indeksów | Na jeden stół dozwolony jest tylko jeden CCI | Na jednej tabeli można utworzyć wiele NCCI |
| Wydajność zapytań | Ogólnie szybciej dzięki pełnemu składowaniu kolumnowemu | Wydajność zapytania zależy od wyboru kolumny |
Zastosowanie, wyzwania i rozwiązania
Indeksy magazynu kolumn są bardzo przydatne w przypadku zapytań analitycznych, które wymagają przetwarzania danych na dużą skalę. Mogą jednak nie nadawać się do obciążeń OLTP (przetwarzania transakcji online), które obejmują częste transakcje i aktualizacje na małą skalę. W takich scenariuszach tradycyjne indeksy oparte na wierszach działają lepiej.
Wyzwania związane z indeksami Columnstore obejmują:
-
Wstaw i zaktualizuj wydajność: Indeksy magazynu kolumn mogą ucierpieć z powodu wolniejszej wydajności wstawiania i aktualizacji w porównaniu z indeksami opartymi na wierszach, ponieważ wymagają zbiorczego ładowania danych w celu uzyskania optymalnej wydajności.
-
Sklep Delty: Aby efektywnie obsługiwać aktualizacje, SQL Server utrzymuje magazyn Delta dla niezatwierdzonych danych, który jest okresowo łączony z głównym magazynem kolumn. Ten proces może mieć wpływ na wydajność zapytań podczas scalania.
Rozwiązania tych wyzwań obejmują:
-
Aktualizacje wsadowe: Wykonywanie aktualizacji w większych partiach może poprawić wydajność poprzez zmniejszenie częstotliwości łączenia sklepów Delta Store.
-
Segmentacja danych: Podział danych na mniejsze jednostki może pomóc w szybszym wstawianiu i aktualizowaniu danych.
Charakterystyka i porównania
Porównajmy indeksy Columnstore z podobnymi funkcjami bazy danych:
| Funkcja | Indeksy magazynu kolumn | Indeksy magazynu wierszy |
|---|---|---|
| Format przechowywania | Magazyn kolumnowy | Magazyn oparty na wierszach |
| Kompresja | Wysokie współczynniki kompresji | Niższe współczynniki kompresji |
| Wydajność zapytań | Szybciej w przypadku zapytań analitycznych | Szybciej dla zapytań OLTP |
| Wstaw i zaktualizuj wydajność | Wolniej w przypadku pojedynczych aktualizacji | Szybciej w przypadku indywidualnych aktualizacji |
Perspektywy i przyszłe technologie
Ponieważ ilość danych stale rośnie wykładniczo, indeksy Columnstore pozostaną kluczowym elementem nowoczesnych baz danych. Przyszłe postępy mogą skupiać się na sprostaniu wyzwaniom związanym z aktualizacjami i zapewnieniu jeszcze wydajniejszych algorytmów kompresji.
Serwery proxy i indeksy magazynu kolumn w SQL
Serwery proxy dostarczane przez OneProxy mogą zwiększyć wydajność wdrożeń SQL Server przy użyciu indeksów Columnstore. Kierując zapytania SQL przez serwery proxy, organizacje mogą odciążyć pewne obciążenie związane z przetwarzaniem i potencjalnie skrócić czas odpowiedzi klientów zdalnych. Ponadto możliwości równoważenia obciążenia OneProxy mogą pomóc w równomiernej dystrybucji zapytań, optymalizując wykorzystanie zasobów.
powiązane linki
Więcej informacji na temat indeksów magazynu kolumn w języku SQL można znaleźć w następujących zasobach:
