高性能大数据查询引擎内部原理:Presto/Trino 与 ClickHouse 架构对比

好嘞,各位观众老爷们,欢迎来到今天的“大数据引擎对对碰”特别节目!我是你们的老朋友,数据挖掘界的段子手——阿酷。今天,咱们不聊八卦,不谈风月,就来聊聊大数据世界里那些叱咤风云的“查询怪兽”:Presto/Trino 和 ClickHouse。

准备好了吗?系好安全带,咱们这就发车,带你深入了解这些高性能大数据查询引擎的内部构造,看看它们是如何“啃”下海量数据的硬骨头,又是如何在架构设计上各显神通的!

第一幕:开场白——数据洪流,谁主沉浮?

话说,在这个信息爆炸的时代,数据就像滔滔江水,连绵不绝,又像黄河泛滥,一发不可收拾。无论是电商平台的交易记录,还是社交媒体上的用户行为,亦或是物联网设备的实时数据,都以惊人的速度增长。面对如此庞大的数据量,传统的数据库系统往往力不从心,查询速度慢如蜗牛,让人抓狂。

这时,救星来了!Presto/Trino 和 ClickHouse 这两个高性能大数据查询引擎应运而生,它们就像两把锋利的宝剑,帮助我们在数据的海洋里披荆斩棘,快速找到我们需要的信息。

那么,它们究竟是如何做到“快、准、狠”的呢?别急,咱们慢慢往下看。

第二幕:选手登场——Presto/Trino VS ClickHouse

在正式开战之前,我们先来认识一下今天的主角。

  • Presto/Trino:横跨银河系的“查询星舰”

    Presto 最初由 Facebook 开发,后来演化为 Trino (由 Presto 的核心开发者创建)。它们是一个分布式 SQL 查询引擎,设计目标是快速查询各种规模的数据,支持 ANSI SQL 标准,并且可以连接多种数据源,比如 Hadoop HDFS、Amazon S3、关系型数据库等等。简单来说,Presto/Trino 就像一艘星际飞船,可以穿梭于不同的数据星系,将数据整合起来进行查询。

    🤔 特点: SQL 标准兼容性好,支持多种数据源,擅长即席查询(Ad-hoc Query)。

  • ClickHouse:专注极致性能的“闪电侠”

    ClickHouse 由俄罗斯搜索引擎 Yandex 开发,是一个列式存储的 OLAP 数据库管理系统。它的设计目标是快速处理海量数据,并提供亚秒级的查询响应。ClickHouse 在数据压缩、索引、查询优化等方面做了大量的优化,使其在特定场景下拥有极高的查询性能。你可以把它想象成一个短跑运动员,在特定的跑道上,速度快到飞起。

    特点: 列式存储,数据压缩率高,查询速度极快,尤其擅长 OLAP 分析。

第三幕:架构解剖——引擎内部的秘密

接下来,咱们就来深入了解一下这两个引擎的内部架构,看看它们是如何运作的。

  • Presto/Trino 架构:分布式大脑,并行计算

    Presto/Trino 采用 Master-Worker 架构,包含一个 Coordinator 节点和多个 Worker 节点。

    组件 作用
    Coordinator 负责接收客户端的 SQL 查询请求,解析 SQL 语句,生成查询计划,并将查询任务分配给 Worker 节点。就像一个大脑,负责指挥全局。
    Worker 负责执行 Coordinator 分配的查询任务,从数据源读取数据,进行计算,并将结果返回给 Coordinator。就像一个个辛勤的工人,负责具体的数据处理。
    Connector 负责连接不同的数据源,将数据源的数据转换为 Presto/Trino 可以理解的格式。就像一个翻译器,将不同语言的数据翻译成通用语言。
    Catalog 负责管理数据源的信息,包括数据源的类型、地址、认证信息等。就像一个目录,记录了所有数据源的信息。

    工作流程:

    1. 用户提交 SQL 查询请求给 Coordinator。
    2. Coordinator 解析 SQL 语句,生成查询计划。
    3. Coordinator 将查询任务分配给 Worker 节点。
    4. Worker 节点从 Connector 读取数据。
    5. Worker 节点执行计算,并将结果返回给 Coordinator。
    6. Coordinator 将所有 Worker 节点的结果合并,返回给用户。

    关键特性:

    • 分布式查询: 将查询任务分解成多个子任务,并行执行,充分利用集群的计算资源。
    • 内存计算: 尽可能将数据加载到内存中进行计算,减少磁盘 IO,提高查询速度。
    • Connector 机制: 通过 Connector 连接不同的数据源,实现跨数据源的查询。
    • SQL 标准兼容: 支持 ANSI SQL 标准,方便用户使用。
  • ClickHouse 架构:列式存储,向量化引擎

    ClickHouse 的架构相对简单,主要包含一个 ClickHouse Server 节点。

    组件 作用
    ClickHouse Server 负责接收客户端的 SQL 查询请求,读取数据,执行计算,并将结果返回给客户端。它集成了数据存储、查询处理等功能。
    Storage Engine 负责数据的存储和读取,ClickHouse 提供了多种 Storage Engine,比如 MergeTree、Memory 等。其中,MergeTree 是 ClickHouse 最常用的 Storage Engine,它支持数据分区、索引、数据压缩等功能。就像一个仓库管理员,负责数据的存储和管理。
    Query Processing 负责 SQL 语句的解析、查询优化、执行等。ClickHouse 采用了向量化引擎,可以一次性处理多个数据,提高查询效率。就像一个数据处理工厂,负责数据的加工和处理。

    关键特性:

    • 列式存储: 将数据按列存储,减少了 IO 操作,提高了查询效率。
    • 数据压缩: 采用多种压缩算法,提高数据压缩率,减少存储空间。
    • 向量化引擎: 一次性处理多个数据,减少了函数调用开销,提高了查询效率。
    • MergeTree 引擎: 支持数据分区、索引、数据压缩等功能,方便数据的管理和查询。
    • 高性能计算: 针对 CPU 进行了优化,充分利用 CPU 的计算能力。

第四幕:性能对比——速度与激情的碰撞

了解了架构之后,我们再来看看这两个引擎的性能对比。

特性 Presto/Trino ClickHouse
数据存储方式 行式存储,可以连接多种数据源。 列式存储,只支持自身存储。
查询性能 适用于即席查询,对于复杂查询可能性能稍逊。 适用于 OLAP 分析,查询速度极快,尤其擅长聚合查询。
SQL 标准兼容性 较好,支持 ANSI SQL 标准。 部分支持 SQL 标准,有一些自己的语法扩展。
适用场景 适用于需要连接多种数据源,进行即席查询的场景。比如,需要查询 HDFS、MySQL、Elasticsearch 等数据源的数据。 适用于需要进行 OLAP 分析,对查询性能要求极高的场景。比如,需要对海量日志数据进行分析,快速生成报表。
扩展性 扩展性较好,可以方便地添加新的 Worker 节点。 扩展性相对较差,需要提前规划好集群规模。
社区支持 活跃,Trino 社区更加活跃。 活跃。

总结:

  • Presto/Trino: 就像一位博学多才的学者,知识面广,可以连接不同的数据源,进行灵活的查询。
  • ClickHouse: 就像一位身经百战的战士,专注性能,在特定的场景下,可以发挥出惊人的速度。

第五幕:选型指南——萝卜白菜,各有所爱

那么,在实际应用中,我们应该如何选择 Presto/Trino 和 ClickHouse 呢?

  • 选择 Presto/Trino 的场景:

    • 需要连接多种数据源,进行即席查询。
    • 需要支持 SQL 标准,方便用户使用。
    • 对查询性能要求不是特别高。
  • 选择 ClickHouse 的场景:

    • 需要进行 OLAP 分析,对查询性能要求极高。
    • 数据量巨大,需要快速生成报表。
    • 数据存储在 ClickHouse 自身,不需要连接其他数据源。

举个栗子:

  • 电商平台: 如果需要对用户的购买行为进行分析,快速生成销售报表,可以选择 ClickHouse。
  • 金融机构: 如果需要对用户的交易数据进行风控分析,需要连接 HDFS、MySQL 等数据源,可以选择 Presto/Trino。

温馨提示:

在实际选型时,还需要考虑团队的技术栈、成本预算等因素。最好进行充分的测试,选择最适合自己的引擎。

第六幕:总结陈词——英雄惜英雄,共创美好未来

好了,今天的“大数据引擎对对碰”特别节目就到这里告一段落了。Presto/Trino 和 ClickHouse 都是非常优秀的大数据查询引擎,它们各有千秋,在不同的场景下都能发挥出巨大的作用。

希望通过今天的节目,大家对这两个引擎的内部原理有了更深入的了解。在实际应用中,我们可以根据自己的需求,选择合适的引擎,让它们为我们的大数据分析工作保驾护航!

最后,祝大家在数据挖掘的道路上越走越远,挖掘出更多的价值!咱们下期再见!👋

P.S. 如果你觉得今天的节目对你有帮助,记得点赞、收藏、分享哦!也欢迎大家在评论区留言,分享你的使用经验和心得体会。

表情包彩蛋:

  • 数据量太大,脑壳疼 🤯
  • 查询速度太慢,想砸电脑 😡
  • 选哪个引擎好,好纠结 🤔
  • 看完这篇文章,豁然开朗 😎
  • 感谢阿酷,么么哒 😘

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