列式数据库总结(特点)

本文深入探讨了数据库中行存储与列存储的权衡与应用,包括性能优势、压缩比、存储效率及针对不同业务场景的推荐。重点介绍了列式数据库在批量数据处理和即席查询中的高效表现,以及其独特的列存储方式和GBase8a分析型数据库的高扩展性和压缩能力。

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简单罗列了一些选择行数据库还是列数据库的权衡依据。当然,如果能够把数据全放在内存中,那么使用内存数据库性能会更好。

  1. 在只需要根据某几列来聚合数据的时候按列的数据组织方式更有效。因为这样只需要读取一部分数据,要比读取全部数据更快.
  2. 当只需要修改某一列值的时候按列的数据组织方式更有效。因为可以直接找到某列数据并修改,而与行中的其他列无关。
  3. 当需要某行的多列数据的时候按行的数据组织方式更有效。当行中数据不是太多的情况下一次硬盘寻址就可以获得该行的所有数据。
  4. 在新增行数据的时候,如果各列都有值,那么按行的数据组织方式会更有效,因为只需要一次硬盘寻址就可以写入整行的全部数据.

一般来说, 侧重于联机事务处理 (OLTP) 的系统更适用行数据库, 频繁交互事务的场景;而侧重于联机分析处理olap的系统就必须在行数据库和列数据库中找到适当得平衡。

 

 

数据库行列转置作成索引,列式数据库已经实现。

列式数据库,以列相关存储架构进行数据存储的数据库,主要适合与批量数据处理即席查询(即席查询是由用户自定义查询条件的)相对应的行式数据库常用于联机事务型数据处理。

行式数据库把一行中的数据值串在一起存储起来,然后再存储下一行的数据,以此类推。

1,Smith,Joe,40000;2,Jones,Mary,50000;3,Johnson,Cathy,44000;

列式数据库把一列中的数据值串在一起存储起来,然后再存储下一列的数据,以此类推。

1,2,3;Smith,Jones,Johnson;Joe,Mary,Cathy;40000,50000,44000; 这是一个简化的说法。

 

 

 

优势:

不读无效数据:列存储,不需要像行存数据库一样,将整行数据取出,只取出需要的列。磁盘 I/0 是行存储的 1/10或更少,查询响应时间提高 10 倍以上。

高压缩比:压缩比可以达到 5 ~ 20 倍以上,数据占有空间降低到传统数据库的1/10 ,节省了存储设备的开销。

 

GBase 8a 分析型数据库的独特列存储格式,对每列数据再细分为“数据包”。这样可以达到很高的可扩展性:无论一个表有多大,数据库只操作相关的数据包,性能不会随着数据量的增加而下降。通过以数据包为单位进行 I/O 操作提升数据吞吐量,从而进一步提高I/O效率。数据按列包存储,每个数据包内都是同构数据,内容相关性很高,这使得GBase 8a 更易于实现压缩,压缩比通常能够达到 1:10 甚至更优。

同时在磁盘 I/O 和 Cache I/O 上都提升数据库的性能根据数据的不同特性以及不同的分布状况,自动采用相应的压缩算法,如:

行程编码(适用于大量连续重复的数据,特别是排序数据);

基于数据的差值编码(适用于重复率低,但彼此差值较小的数据列);

基于位置的差值编码(适用于重复率高,但分布比较随机的数据列)。

 

<think>嗯,用户让我介绍一下列式数据库,我需要先理清思路,确保回答准确且易于理解。首先,我应该明确列式数据库的基本概念,然后对比行式数据库,这样用户能更好地理解差异。接下来要讲存储结构,比如列式如何存储数据,可能涉及族或者簇的概念。然后需要说明优缺点,比如查询效率高但更新慢之类的。应用场景也很重要,比如OLAP适合列式,OLTP适合行式。最后可能提到一些常见的列式数据库,比如Cassandra、HBase,或者云服务里的比如BigQuery、Redshift。 不过要注意用户可能有技术背景,但可能对数据库类型不太熟悉,所以解释时要避免过于技术化的术语,用例子说明更好。比如用查询的例子,比如经常需要聚合大量数据,列式数据库可以快速读取需要的,减少IO。同时,可能需要提到压缩优化,因为同一的数据类型相同,压缩效率更高,节省存储空间。 另外,用户的问题可能涉及到为什么选择列式数据库,所以在优缺点部分要详细一点。比如,列式在写入时效率较低,因为需要更新多个,而行式则更擅长处理事务性的写入。但读取时,特别是分析型查询,列式只需要读取相关,速度快很多。 还要注意结构清晰,分点说明,比如分为定义、存储结构、对比行式、优缺点、应用场景和常见系统。每个部分用简短的说明,结合例子。比如存储结构可以用一个表格的例子,行式存储一行一行存,列式存储每个单独存,这样在查询时只需要扫描需要的,减少磁盘读取量。 可能还需要提到列式数据库的历史,比如最早的概念出现在哪里,或者哪些论文推动了列式存储的发展,比如Google的Bigtable论文对HBase的影响,或者C-Store对于列式数据库的影响。不过这部分如果用户没有特别需求,可能可以简略。 另外,压缩算法也是一个点,列式数据库通常使用什么压缩方法,比如字典编码、游程编码等,因为同一的数据重复性高,所以压缩比更好,这对存储和传输都有好处。 在应用场景里,可以举数据分析、数据仓库、商业智能等例子,比如电商公司的销售分析,需要统计不同地区的销售总额,这时候列式数据库可以快速读取地区和销售额两,而不需要处理其他无关的数据,提升查询速度。 最后,可能需要注意当前的发展趋势,比如列式数据库在云环境中的使用,或者大数据技术的结合,比如Hadoop、Spark等,说明列式数据库在现代数据架构中的位置。 总之,回答要结构清晰,分点阐述,对比明确,举例恰当,同时覆盖基本概念、结构、优缺点、应用和实例,让用户能够全面理解列式数据库特点和适用场景。</think>### 列式数据库介绍 #### 1. **定义** **列式数据库**(Columnar Database)是一种以****为基本单位存储数据的数据库传统的**行式数据库**(按行存储)不同,列式数据库将每一的数据连续存储,适合处理大规模数据分析和高性能查询。 --- #### 2. **存储结构对比** - **行式存储**(如MySQL): $$ \text{存储示例:} \quad \begin{bmatrix} \text{行1:} & \text{ID=1, Name=Alice, Age=30} \\ \text{行2:} & \text{ID=2, Name=Bob, Age=25} \end{bmatrix} $$ - 按行连续存储所有字段,适合频繁的增删改操作(OLTP)。 - **列式存储**(如Apache Cassandra): $$ \text{存储示例:} \quad \begin{bmatrix} \text{1(ID):} & 1, 2 \\ \text{2(Name):} & \text{Alice, Bob} \\ \text{3(Age):} & 30, 25 \end{bmatrix} $$ - 每单独存储,查询时仅读取所需,适合聚合分析(OLAP)。 --- #### 3. **核心优势** - **高效查询**: 若查询仅涉及少数(如统计“平均年龄”),只需读取对应的数据,减少I/O开销。 - **压缩率高**: 同一数据类型一致,便于压缩(如字典编码、游程编码),节省存储空间。 - **适合向量化计算**: 数据连续存储,可批量处理,提升CPU缓存利用率。 --- #### 4. **典型应用场景** - **数据分析商业智能(BI)**: 例如统计销售额、用户行为分析。 - **数据仓库**: 如Amazon Redshift、Google BigQuery。 - **时序数据处理**: 如监控日志、传感器数据的高效查询。 --- #### 5. **常见列式数据库** - **Apache Parquet**:列式存储格式,常用于Hadoop生态。 - **ClickHouse**:高性能OLAP数据库,支持实时查询。 - **HBase**:基于HDFS的分布式列式数据库(严格属于族存储)。 --- #### 6. **行式数据库的对比** | 特性 | 行式数据库 | 列式数据库 | |--------------------|--------------------------|--------------------------| | **写入效率** | 高(适合OLTP) | 低(需更新多) | | **读取效率** | 低(需读取整行) | 高(仅读目标) | | **存储压缩** | 一般 | 高 | | **典型场景** | 交易系统、实时更新 | 数据分析、批量查询 | --- #### 7. **总结** 列式数据库通过**存储**和**高效压缩**技术,在数据分析场景下显著提升查询性能,但牺牲了事务处理能力。选择时需根据业务需求权衡: - 需要**高并发事务处理** ➜ 行式数据库(如MySQL)。 - 需要**快速聚合分析** ➜ 列式数据库(如ClickHouse)。
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