京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
悉数那些“巨型”数据仓库
最早的商业列式数据库是在1995年发布的Sybase
IQ,但是一直到1999年左右才慢慢稳定到能够投入生产环境。现在的大多数分析型数据库都是在2003-2005年从Postgresql
分支出来的。其中尤其是Vertica
为代表的列数据库已经在大规模数据仓库环境中证明其特别为数据仓库环境设计的思路在一些领域具有竞争优势。这篇文章解释介绍列式数据库的几大特点。
高效的储存空间利用率
传统的行式数据库由于每个列的长度不一,为了预防更新的时候不至于出现一行数据跳到另一个block 上去, 所以往往会预留一些空间。而面向列的数据库由于一开始就完全为分析而存在,不需要考虑少量的更新问题,所以数据完全是密集储存的。
行式数据库为了表明行的id 往往会有一个伪列rowid 的存在。列式数据库一般不会保存rowid.
列式数据库由于其针对不同列的数据特征而发明的不同算法使其往往有比行式数据库高的多的压缩率,普通的行式数据库一般压缩率在3:1 到5:1
左右,而列式数据库的压缩率一般在8:1到30:1 左右。(InfoBright 在特别应用可以达到40:1 , Vertica
在特别应用可以达到60:1 , 一般是这么高的压缩率都是网络流量相关的)
列式数据库由于其特殊的IO 模型所以其数据执行引擎一般不需要索引来完成大量的数据过滤任务(Sybase IQ 除外) .这又额外的减少了数据储存的空间消耗。
列式数据库不需要物化视图,行式数据库为了减少IO
一般会有两种物化视图,常用列的不聚合物化视图和聚合的物化视图。列式数据库本身列是分散储存所以不需要第一种,而由于其他特性使其极为适合做普通聚合操作。(另外一种物化视图是不能实时刷新的,比如排名函数,不规则连接connect
by 等等,这部分列数据库不包括。)
不可见索引
列式数据库由于其数据的每一列都按照选择性进行排序,所以并不需要行式数据库里面的索引来减少IO 和更快的查找值的分布情况。如下图所示:
当数据库执行引擎进行where 条件过滤的时候。只要它发现任何一列的数据不满足特定条件,整个block
的数据就都被丢弃。最后初步的过滤只会扫描可能满足条件的数据块。
(from InfoBright : Blazing Queries Using an Open Source Columnar Database for High Performance Analytics and Reporting )
另外在已经读取了可能的数据块之后,对于类似age < 65 或 job = 'Axx'
的,列式数据库并不需要扫描完整个block,因为数据已经排序了。如果读到第一个age=66 或者 Job = 'Bxx'
的时候就会停止扫描了。这相当与行式数据库索引里的范围扫描。[page]
数据迭代 (Tuple Iteration)
现在的多核CPU 提供的L2 缓存在短时间执行同一个函数很多次的时候能更好的利用CPU 的二级缓存和多核并发的特性。而行式数据库由于其数据混在一起没法对一个数组进行同一个简单函数的调用,所以其执行效率没有列式数据库高。
压缩算法
列式数据库由于其每一列都是分开储存的。所以很容易针对每一列的特征运用不同的压缩算法。常见的列式数据库压缩算法有Run
Length Encoding , Data Dictionary , Delta Compression , BitMap Index ,
LZO , Null Compression 等等。根据不同的特征进行的压缩效率从10W:1 到10:1
不等。而且数据越大其压缩效率的提升越为明显。
延迟物化
列式数据库由于其特殊的执行引擎,在数据中间过程运算的时候一般不需要解压数据而是以指针代替运算,直到最后需要输出完整的数据时。
(from McKnight : Columnar Database : Data Does the Twist and Analytics Shout)
传统的行式数据库运算, 在运算的一开始就解压缩所有数据,然后执行后面的过滤,投影,连接,聚合操作
而列式数据库的执行计划却是这样的。

(from McKnight : Columnar Database : Data Does the Twist and Analytics Shout)[page]
在整个计算过程中, 无论过滤,投影,连接,聚合操作,列式数据库都不解压数据直到最后数据才还原原始数据值。这样做的好处有减少CPU 消耗,减少内存消耗,减少网络传输消耗,减少最后储存的需要。
列式数据库优缺点
列式数据库从一开始就是面向大数据环境下数据仓库的数据分析而产生,它跟行式数据库相比当然也有一些前提条件和优缺点。
列式数据库优点:
极高的装载速度 (最高可以等于所有硬盘IO 的总和,基本是极限了)
适合大量的数据而不是小数据
实时加载数据仅限于增加(删除和更新需要解压缩Block 然后计算然后重新压缩储存)
高效的压缩率,不仅节省储存空间也节省计算内存和CPU.
非常适合做聚合操作。
缺点:
不适合扫描小量数据
不适合随机的更新
批量更新情况各异,有的优化的比较好的列式数据库(比如Vertica)表现比较好,有些没有针对更新的数据库表现比较差。
不适合做含有删除和更新的实时操作。
常见误区
一个常见的误区认为如果每次扫描较多行或者全列全表扫描的时候,行式数据库比列式数据库更有优势。事实上这只是行式数据库认识上的一个误区,即认为列式数据库的主要优势在于其列分开储存,而忽略了列式数据库上面提到的其他几大特征,这个才是列式数据库高性能的核心。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在Python数据分析中,Pandas库的DataFrame是最核心、最常用的结构化数据表对象,类似于Excel的二维表格,具备规整的行列结构、字 ...
2026-09-07在数据分析、经营复盘、业绩预测与经济统计工作中,平均增速(平均增长率)是衡量数据长期变化趋势、业务发展快慢的核心指标。不 ...
2026-09-07 很多数据分析师精通Excel单元格操作,但当被问到“表结构数据的基本处理单位是什么”“字段和记录的本质区别”“为什么表结 ...
2026-09-07随着大数据技术的快速发展,商业竞争逐步从传统的经验式经营转变为数据驱动的精细化运营。海量的用户行为数据、交易数据、运营数 ...
2026-09-04CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. 波士顿矩阵(BCG Matrix) 定义: BCG于1970年提出的业务组合分析工具,以"市场增长率"(纵 ...
2026-09-04 数据分析师八成以上的时间在和数据表格打交道,但许多人拿到Excel后习惯性地先算、先分析,结果回头发现漏了一列关键数据, ...
2026-09-04数据透视表是Excel与Power BI中最核心的数据分析工具,具备快速汇总、维度拆分、动态筛选的能力,可高效完成数据归类与统计展示 ...
2026-09-03在Power BI数据分析可视化场景中,堆积柱状图+折线图是最常用的复合图表组合。堆积柱状图适合展示各细分维度当期数值、结构占比 ...
2026-09-03 很多数据分析师每天与Excel打交道,但当被问到“表格结构数据的基本处理单位是什么”“数据类型误判会引发哪些分析错误”“ ...
2026-09-03CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 一、8个核心数据清洗函数 1. TRIM:一键清除多余空格(最常用) 作用:仅保留文本中"单词/字 ...
2026-09-02数据分析的核心并非单纯操作工具、整理报表或绘制图表,而是依靠科学的思维逻辑挖掘数据价值、解释业务现象、指导经营决策。在完 ...
2026-09-02在社会经济、产业研究、区域治理与大数据实证分析中,面板数据是最具研究价值的数据类型。面板数据同时包含截面维度与时间维度信 ...
2026-09-02 很多数据分析师能熟练计算均值、标准差,但当被问到“如何用一张图让业务方3秒内看懂核心结论”“面对不同数据类型该怎么选 ...
2026-09-02在数据驱动决策的体系中,数据分析按照分析目的可分为描述性分析、诊断性分析、预测性分析与指导性分析四大类型。其中,诊断性分 ...
2026-09-01网络请求是Python爬虫开发、接口测试、数据拉取的核心基础功能,Python生态中主要依靠 urllib 和 requests 两大库实现HTTP请求操 ...
2026-09-01 很多数据分析师面对业务问题时,常常感到“知道要分析,却不知道用什么方法”。其实,数据分析并非无章可循——从三大基础范 ...
2026-09-01在数据库设计与业务数据维护中,自增ID是数据表最常用的主键字段,用于唯一标识每一条业务数据,正常状态下ID应保持连续递增。但 ...
2026-08-31在数理统计、数据分析、经济测算与日常量化评估中,平均值是刻画数据集中趋势、反映整体水平的基础核心指标。在实际应用中,最常 ...
2026-08-31在数据驱动的时代,数据分析早已不是“凭经验、靠感觉”的零散操作,而是一套具备固定逻辑、标准化流程的系统方法——这就是数据 ...
2026-08-31在大数据时代背景下,海量行业数据亟需通过专业化工具挖掘潜在价值,辅助企业业务决策、优化运营模式、规避经营风险。Python凭借 ...
2026-08-28