《阿里云认证的解析与实战-数据仓库ACP认证》——云原生数据仓库AnalyticDB MySQL版解析与实践(上)——二、产品架构及原理

简介: 《阿里云认证的解析与实战-数据仓库ACP认证》——云原生数据仓库AnalyticDB MySQL版解析与实践(上)——二、产品架构及原理

1. 产品架构

 

AnalyticDB MySQL版采用云原生架构,计算存储分离、冷热数据分离,支持高吞吐实时写入和数据强一致,兼顾高并发查询和大吞吐批处理的混合负载。其产品架构包括接入层、计算引擎、存储引擎。

 

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• 接入层:协议层接入、SQL解析和优化、数据和查询调度。

• 计算引擎:

ü 支持高并发和复杂SQL混合负载,采用DAG和MPP支持不同负载。

ü 弹性调度,可根据业务需求做到分钟级甚至秒级扩展,实现了资源的有效利用。

• 存储引擎:

ü 分布式实时强一致高可用存储引擎。

ü 利用分层存储实现冷热分离降低成本。

ü 通过行列存储和智能索引提升性能100%。

 

2. 优化器介绍

 

优化器包括四个部分:统计层、代价估计层、优化器层、缓存层,其功能分别如下:

 

• 统计信息:提供多样的统计信息;提供自动的统计信息收集;提供动态采样。

• 代价预估和代价模型。

• 基于规则的RBO框架和基于代价的CBO框架。

• 通过缓存来提供优化器的高效性,可介入、可运维。

 

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3. 弹性计算层

 

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弹性计算层架构图

 

如上图,计算引擎采用弹性计算引擎,支持资源组隔离、弹性扩容、2000多个工作站、大规模ETL、混合负载、分时弹性等。

 

1) 查询执行计划

 

 语句

 

select count() from customer left join lineitem on customer.c nationkey=lineitem.l_partkey;

 

逻辑执行计划:用户下发SQL,前端节点负责解析SQL,生成分布式执行计划,下发到计算节点和存储节点执行,执行完成后,将结果返回给前端节点。

 

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ADB中SQL执行主要概念有如下三个:

 

• Stage:为了让Query能够在多台机器上并行执行,会将执行计划拆分成多个阶段(Stage),每个Stage会产生多个Task进行执行。

• Task:负责具体计算的执行,是Stage在某一个Worker或者Executor上的实例。

• Operator:对应一个相对独立的计算单位,比如过滤、投影、聚合等操作,作用于输入数据,并产生输出。

 

2) 查询执行模式

 

a) Interactive模式

 

• 场景:适合交互式查询,对响应时间有较高要求,查询Query不高,资源充足。

• 特点:MPP pipeline方式执行,即一个查询的所有分布式执行任务会被同时调度执行,完全基于内存进行计算,大查询消耗资源多。

 

b) Batch模式(E系列支持)

 

• 场景:适合ETL场景,作业执行时间长,对RT要求低,计算数据量大,计算逻辑复杂,但资源较为有限。

• 特点:

ü BSP方式执行,即StageByStage方式调度执行分布式任务。

ü 内存不足时自适应下盘算子状态数据。

ü Stage之间的数据传输(Exchage/Shuffle)依赖本地磁盘和对象存储。

ü 大查询/ETL离线任务资源消耗可控。

 

4. 存储层

 

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存储层架构图

 

在存储层架构中,ADB MySQL支持实时任务的在线存储和离线任务的离线存储。在线存储通过异步更新的方式进入到离线存储,同时这两种存储会通过storage SDK的方式对外提供统一的存储接口。

 

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1) 高吞吐写入

 

AnalyticDB存储层具有高吞吐写入的特点,采用玄武分析存储引擎,为用户提供高可靠、高可用、高性能、低成本的企业级数据存储能力,是AnalyticDB实现高吞吐实时写入、高性能实时查询的基础支撑。

 

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2) 高可用

 

AnalyticDB在存储层使用Raft协议,在多副本之间保障数据的一致性,同时具有高可靠、高可用性,当Worker Group副本失效时,Raft协议通过多数派保证系统的正常运行。增量数据是通过异步构建的方式加载到全量数据,实现了冷热数据的分层以及数据的分级管理。

 

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3) 行列混合存储

 

• 存储层是行列混合存储,玄武存储引擎支持行列混存和行存的存储格式,其中行列混存是一种以列存为基础兼顾行存的模式,类似于Hadoop中的ORC/Parquet格式。

 

• 不同的是,玄武的行列混存不仅兼顾分析类的列裁剪和大吞吐扫描性能,而且结合其行对齐的能力,可以实现很好的随机查找性能,这对于任意多维索引过滤的场景也拥有出色的性能优势。

 

4) 自适应索引

 

存储层采用自适应索引,加快数据的检索。 

image.png

 

如图,在执行该sql时,条件“id=123”、“ts between and”会建立BKD索引,条件“NOT”采用Invert索引,“json_extract”采用JSON处理,“name like ‘bob%’”采用全表扫描scan模式,对于不同条件下产生的结果,通过联合或并的操作产生Row Ids的集合,最后通过Row Ids集合获取最终数据。

相关实践学习
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