1 并行不悖 – OLAP 在互联网公司的实践与思考 赵飞祥 2 Greenplum现状说明 三 Greenplum体系架构 二 数据仓库体系架构 一 Greenplum开发规范 五 Greenplum运维体系 四 Greenplum扩展规划 六 3 数据仓库体系架构 业务数据与数据使用归类 时间维度：过去 - 现在 - 未来 （数据的生命周期） • “现在”的数据 —— 10 greenplum体系架构 postgresql体系结构 11 greenplum体系架构 postgresql体系结构 • pg结构组成 Ø 连接关系系统 Ø 编译执行系统 Ø 存储执行系统 Ø 事务系统 Ø 系统表 • pg逻辑和物理结构 Ø instance实例 - user - tablesapce Ø database - schema - table,view greenplum体系架构 greenplum的体系结构 14 greenplum体系架构 greenplum的体系结构 • greenplum的架构特点 Ø MPP ShareNothing 海量并行处理+完全无共享 Ø cpu计算能力 Ø 数据从Disk上的I/O吞吐性能 Ø master管理节点 Ø segment数据节点 • greenplum的核心功能 Ø 无共享MPP Ø 多态存储

分布式文件系统，另外一篇 是关于 MapReduce 并行计算框架的理论，分布式计算模式在互联网 行业特别是收索引擎和分词检索等方面获得了巨大成功。 Big Date2.indd 1 16-11-22 下午3:38 2 由此，业界认识到对于海量数据需要一种新的计算模式来支持，这种 模式就是可以支持 Scale-out 横向扩展的分布式并行数据计算技术。 当时，开放的X86服务器技术已经能很好的支持商用，借助高速网络（当 主机，并且成本很低，横向的扩展性还可带来系统良好 的成长性。 问 题 来 了， 在 X86 集 群 上 实 现 自 动 的 并 行 计 算， 无 论 是 后 来 的 MapReduce 计算框架还是 MPP（海量并行处理）计算框架，最终还 是需要软件来实现，Greenplum 正是在这一背景下产生的，借助于分 布式计算思想，Greenplum 实现了基于数据库的分布式数据存储和并 行计算（GoogleMapReduce ——greenplum，因此而得名）召集了十几位业界大咖（据 说来自 google、yahoo、ibm 和 TD），说干就干，花了一年多的时间 完成最初的版本设计和开发，用软件实现了在开放 X86 平台上的分布 式并行计算，不依赖于任何专有硬件，达到的性能却远远超过传统高 昂的专有系统。 Big Date2.indd 2 16-11-22 下午3:38 Greenplum 精粹文集 3 大家都知道

Instance ： GP 的计算实例，很多时候也叫 Segment Primary ： GP 的主计算实例 Mirror ： GP 的镜像计算实例 MPP ： 大规模并行处理 算子 ： 执行计划中的运算操作 背景简介 多年前，编者翻译了 GP4.2.2 的 AdminGuide，如今，GP 已经历经了无数个版 本更新和迭代，编者也有了更多的感悟，放眼 GP .......................................................................................... - 18 - 并行数据装载 .............................................................................................. .............................. - 179 - 理解执行计划与分发 .............................................................................................. - 179 - 理解执行计划 .......................................

日程 Ÿ Greenplum 数据库（GPDB）简介 Ÿ Greenplum 数据库（GPDB）架构 Ÿ Greenplum 数据库（GPDB）组件 Ÿ Greenplum 数据库（GPDB）执行流程 Ÿ Greenplum 数据库（GPDB）5.x 3 Pivotal Confidential–Inter nal Use Only 3 © Copyright 2013 Pivotal Confidential–Inter nal Use Only 平台概况 产品特性 客户端访问和工具 多级容错机制 无共享大规模并行处理 先进的查询优化器 多态存储系统 客户端访问 ODBC, JDBC, OLEDB, etc. 核心MPP 架构 并行数据流引擎 高速软数据交换机制 MPP Scatter/Gather 流处理 在线系统扩展 任务管理 服务 加载 & 数据联邦 Pivotal Confidential–Inter nal Use Only MPP(大规模并行处理）无共享体系架构 从主节点 … 主节点 SQL • 主节点和从主节点，主节点负责协调整个集群 • 一个数据节点可以配置多个节点实例（Segment Instances) • 节点实例并行处理查询（SQL） • 数据节点有自己的CPU、磁盘和 内存（Share nothing） • 高速Interconnect处理持续

分布式数据存储与多态存储 - 分布式查询优化器与执行器 - Greenplum 中文社区 3 Confidential │ ©2021 VMware, Inc. Greenplum 分布式数据库简介 Features Confidential │ ©2021 VMware, Inc. 4 Greenplum 是基于 PostgreSQL 所实现的大规模并行处理(MPP)开源数据平台，具有良好的弹性 性 和线性拓展能力，内置并行存储、并行通信、并行计算和并行优化功能，兼容 SQL 标准。拥有独 特的高效的 ORCA 优化器，具有强大、高效的 PB 级数据存储、处理和实时分析能力，同时支持 OLTP 型业务的混合负载。 Greenplum 分布式数据库简介 5 Confidential │ ©2021 VMware, Inc. Greenplum 集群化概述 Coordinator/Segment 节点、一 个 Standby Coordinator 节点以及多个 Segment 节点组成 l Coordinator 是整个数据库的入口，客户端只会连接 至 Coordinator 节点，并执行相关的查询操作 l Standby 节点为 Coordinator 提供高可用支持 l Mirror 则为 Segment 提供高可用支持 7 Confidential │ ©2021 VMware

的核心特征，及多年来围绕该平台发展出的生态系统。 摘要 Pivotal Greenplum 不受限于基础架构，这意味着它是一种可完全移植的分析数据库软件解决方案，可部署在多云环境（公 有云和私有云）中，也适用不同的本地配置。其大规模并行处理 (MPP) SQL 的设计核心是一个称为 GPORCA 的新一代查 询优化器。GPORCA 专为满足在多结构数据环境中进行高级分析的需求而设计，能够处理多种并发混合工作负载的复杂查 询。与旧式 科学、分析、报告和数据洞察方法方面，这些功能对大多数客户都很有帮助。Greenplum 解决方案的架构设计目的是管理 非常复杂的查询，以及为符合 ANSI 标准的 SQL 提供强有力的分析改进。通过自动对数据进行分区和并行运行查询，它让 服务器群集能够以单一数据超级计算机的方式运行，且性能比传统数据库或其他同类平台高出数十甚至数百倍。其多种分 析扩展功能支持 ANSI SQL，并通过封装扩展提供多种内置语言和附加功能。Greenplum PostGIS ANSI SQL 其他数据库 SQL ML/统计数据/图形 程序化 文本 地理空间 公有云 私有云 完全 托管云 本地 BI / 报告 自定义应用 机器学习 AI SQL 大规模 并行处理 (MPP) PB 级数据 加载 查询 优化器 (GPORCA) Workload Manager 多态存储 Command Center SQL 兼容性 (Hyper-Q) PostgreSQL

不能完全使用Xlog日志备份 3. 需要保证数据完整性和一致性 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Greenplum提供了： 1. 非并行备份和恢复： --pg_dump和pg_dumpall（pg_restore） --copy、psql 2. 并行备份和恢复 --gpcrondump（gpdbrestore） 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 并⾏备份和恢复 gpcrondump ve-schema-file灵活指定需要全量备份的某 个table或者某个schema，其中-s和-t选项不能同时使用 gpcrondump命令使用选项--incremental和--prefix执行增量备份，但是这里 的增量备份实际上只对有如下操作的表进行备份； ALTER TABLE DELETE INSERT TRUNCATE UPDATE DROP and then re-create the 读取参数，检测合理性 2. master执行对pg_class加锁操作 3. 封装并执行gp_dump命令 4. 检测每个segment备份状态 5. 其他操作，例如备份全局对象（角色和表空间）、 备份config文件、清理旧备份集以及VACCUM等 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 gp_dump具体实现 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 非并行数据恢复 如果恢复前后的数据库

个方面同时达到最满意的效果： 供程序员使用的MapReduce以 及供数据库管理使用的 SQL。” Monash Research 的Curt Monash 分析师褒奖 “ Greenplum正在通过新式技术来 推动并行数据库的发展，从而满足互 联网级企业的需求。” ZDNet的Dana Gardner Magic Quadrant 2007 （”远见者象限”） 最佳集群解决方案 Global 250 开放式系统：在通用系统和开放源软件的基础上创建 前提条件 – 硬件：基于开放式标准硬件 – 软件：Postgres和Greenplum – 体系架构：海量并行处理体系，针对商务智能/数据仓库 进行了优化，解决了所有数据流瓶颈问题 Greenplum数据引擎 全球最强大的分析数据仓库 海量并行查询 • 可以比以往更快地获取 查询结果 • 在数据增长的同时确保 高性能分析 统一的分析处理功能 • 为数据仓库、市场、 所有层次上对任何数 据进行并行分析 19 通过经济的方案扩展 到千万亿字节规模 • 不用担心数据增长或 者开始的规模太小 • 在商用硬件上通过线 性、经济的方式扩展 Greenplum数据引擎体系 主机 网络互连 并行查询规划和调度 区段服务器 （处理和存储） SQL 查询和 MapReduce程序 MPP （海量并行处理） “完全不共享”体系 Greenplum体系：并行数据流 21

异性能、环境适应性强在 MPP 数据库领域独占鳌头，基于 Shared Nothing 的 MPP 高性能系统架构，Greenplum 可以将 PB 级的数据仓库负 载分解，并使用所有的系统资源并行处理单个查询。同时 Greenplum 具备数据库 ACID 特性，运行符合 ANSI 标准 的 SQL，可以让服务器群集能够以单一数据超级计算机的方式运行，且性能比传统数据库或其他同类平台高出数十甚 期间不会中断正在运行的所有查询；另外采用了 Jump Consistent Hash 的一致性哈希算法, 在数据重分布期间，每个旧节点仅移动出需要移动的数据到新节点上, 得益于创新的分布式死锁检测， 对于大量小表做并行重分布性能提升非常明显。 Greenplum VACUUM 提升 将在 Greenplum 7 中实现此功能，能够做到： 1 https://arxiv.org/pdf/2103 提高 VACUUM 删除尾随空堆页面的速度 l 可以选择使用 SKIP_LOCKED 选项来跳过对无法立刻被锁的表进行 VACUUM 和 ANALYZE l 可以使用--jobs 选项并行进行 VACUUMDB 和 VACUUM；也支持—skip-locked Greenplum 集群多站点复制 Greenplum 7 将实现集群之间的灾备相关的特性。众所周知，Greenplum

status_detail表对所有表执行 ALTER TABLE {schema.table} EXPAND TABLE; GPExpand简介与具体用法 • 清理 – gpexpand –c – 会将gpexpand schema和下面关于扩容的表都清理掉 Greenplum 6中GPExpand的改进与实现 • 在线不停机 • 数据重分布优化 • 并行的优化 改进与实现 • 如何做到不停机 5和之前的版本里会将所有的表改成随机分布，然后再ALTER成按列 分布 ▪ Greenplum 6里引入了numsegments ▪ Numsegments描述了该表连续分布的segment数量，默认与集群大小一致。对每个 表执行操作时也会按照numsegment值分配Gang ▪ 增加新节点后，对每个表做EXPAND后该值会随着改成新集群的大小 改进与实现 改进与实现 • EXPAND每个表 – 对表加最高级别锁（其他读写均被阻塞） 改进与实现 • 并行度控制 – gpexpand –B – 可以并行初始化每个新节点 – 并行执行expand表 ▪ 对表执行expand之后要更新gpexpand.status_detail表的状态 ▪ Greenplum 5及之前的版本对表的更新操作是串行的，所以大量小表做expand会在 更新状态表时遇到瓶颈 ▪ Greenplum 6中因为全局死锁检测的引入可以对heap表做并行更新 改进与实现