1. 概述
Infobright是一款基于独特的专利知识网格技术的列式数据库。Infobright简单易用,快速安装部署,使用中无需复杂操作,能大幅度减少管理工作;在应对50TB甚至更多数据量进行多并发复杂查询时,更能够显示出令人惊叹的速度。相比于MySQL,其查询速度提升了数倍甚至数十倍,在同类产品中单机性能处于领先地位。为企业剧增的数据规模、增长的客户需求以及较高的用户期望提供了全面的解决方案。
2. Infobright特征
优点:
1)大数据量查询性能强劲、稳定:查询性能高,如百万、千万、亿级记录数条件下,同等的SELECT查询语句,速度比MyISAM、InnoDB等普通的MySQL存储引擎快5~60倍。高效查询主要依赖特殊设计的存储结构对查询的优化,但这里优化的效果还取决于数据库结构和查询语句的设计。
2)存储数据量大:TB级数据大小,几十亿条记录。数据量存储主要依赖自己提供的高速数据加载工具(百G/小时)和高数据压缩比(>10:1)
3)高数据压缩比:号称平均能够达到 10:1 以上的数据压缩率。甚至可以达到40:1,极大地节省了数据存储空间。高数据压缩比主要依赖列式存储和 patent-pending 的灵活压缩算法。
4)基于列存储:无需建索引,无需分区。即使数据量十分巨大,查询速度也很快。用于数据仓库,处理海量数据没一套可不行。不需要建索引,就避免了维护索引及索引随着数据膨胀的问题。把每列数据分块压缩存放,每块有知识网格节点记录块内的统计信息,代替索引,加速搜 索。
5)快速响应复杂的聚合类查询:适合复杂的分析性SQL查询,如SUM, COUNT, AVG, GROUP BY
限制:
1)不支持数据更新:社区版Infobright只能使用“LOAD DATA INFILE”的方式导入数据,不支持INSERT、UPDATE、DELETE。
这使对数据的修改变得很困难,这样就限制了它作为实时数据服务的数据仓库来使用。用户要么忍受数据的非实时或非精确,这样对最(较)新数据的分析准确性就降低了许多;要么将它作为历史库来使用,带来的问题是实时库用什么?很多用户选择数据仓库系统,不是因为存储空间不够,而是数据加载性能和查询性能无法满足要求。
2)不支持高并发:只能支持10多个并发查询
虽然单库 10 多个并发对一般的应用来说也足够了,但较低的机器利用率对投资者来说总是一件不爽的事情,特别是在并发小请求较多的情况下。
3). 没有提供主从备份和横向扩展的功能。
如果没有主从备份,想做备份的话,也可以主从同时加载数据,但只能校验最终的数据一致性,这会使得从机在数据加载时停服务的时间较长;横向扩展方面,倒不是 Infobright 的错,它本身就不是分布式的存储系统,但如果把它搞成一个分布式的系统,应该是一件比较好玩的事情。
不支持数据更新。 这个限制对于我们即要求查询性能外还要对数据库进行写入的需求, 造成了很大的不变。 这个估计是很多人试用后放弃试用ICE的第一个原因。
4). 不支持对多核的使用。 不但不支持查询的多并发,而且连导入导出也没有这样的支持。这个也是放弃ICE的一个原因。 谁也不愿意自己的强劲的硬件只能被用到1%。
与MySQL对比:
1、infobright适用于数据仓库场合:即非事务、非实时、非多并发;分析为主;存放既定的事实(基本不会再变),例如日志,或汇总的大量的 数据。所以它并不适合于应对来自网站用户的请求。实际上它取一条记录比mysql要慢很多,但它取100W条记录会比mysql快。
2、mysql的总数据文件占用空间通常会比实际数据多,因为它还有索引。infobright的压缩能力很强大,按列按不同类型的数据来压缩。
3、服务形式与接口跟mysql一致,可以用类似mysql的方式启用infobright服务,然后原来连接mysql的应用程序都可以以类似的 方式连接与查询infobright。这对熟练mysql者来说是个福音,学习成本基本为0。
infobright有两个发布版:开源的ICE及闭源商用的IEE。ICE提供了足够用的功能,但不能 INSERT,DELETE,UPDATE,只能LOAD DATA INFILE。IEE除提供更充分的功能外,据说查询速度也要更快。
3. 架构
下面是Infobright的架构图:
2)Knowledge Node里面存储着指向DP之间或者列之间关系的一些元数据集合,比如值发生的范围(MIin_Max)、列数据之间的关联。大部分的KN数据是装载数据的时候产生的,另外一些事是查询的时候产生。
Knowledge Grid构架是Infobright高性能的重要原因。
Knowledge Grid可分为四部分,DPN、Histogram、CMAP、P-2-P。
DPN如上所述。Histogram用来提高数字类型(比如date,time,decimal)的查询的性能。Histogram是装载数据的时候就产生的。DPN中有mix、max,Histogram中把Min-Max分成1024段,如果Mix_Max范围小于1024的话,每一段就是就是一个单独的值。这个时候KN就是一个数值是否在当前段的二进制表示。
Histogram的作用就是快速判断当前DP是否满足查询条件。如上图所示,比如select id from customerInfo where id>50 and id<70。那么很容易就可以得到当前DP不满足条件。所以Histogram对于那种数字限定的查询能够很有效地减少查询DP的数量。
CMAP是针对于文本类型的查询,也是装载数据的时候就产生的。CMAP是统计当前DP内,ASCII在1-64位置出现的情况。如下图所示
比如上面的图说明了A在文本的第二个、第三个、第四个位置从来没有出现过。0表示没有出现,1表示出现过。查询中文本的比较归根究底还是按照字节进行比较,所以根据CMAP能够很好地提高文本查询的性能。
Pack-To-Pack是Join操作的时候产生的,它是表示join的两个DP中操作的两个列之间关系的位图,也就是二进制表示的矩阵。
Knowledge Grid还是比较复杂的,里面还有很多细节的东西,可以参考官方的白皮书和Brighthouse: an analytic data warehouse for ad-hoc queries这篇论文。
4. 数据类型
5. 工作原理
粗糙集(Rough Sets)是Infobright的核心技术之一。Infobright在执行查询的时候会根据知识网络(Knowledge Grid)把DP分成三类:
相关的DP(Relevant Packs),满足查询条件限制的DP
不相关的DP(Irrelevant Packs),不满足查询条件限制的DP
可疑的DP(Suspect Packs),DP里面的数据部分满足查询条件的限制
下面是一个案例:
如图所示,每一列总共有5个DP,其中限制条件是A>6。所以A1、A2、A4就是不相关的DP,A3是相关的DP,A5是可疑的DP。那么执行查询的时候只需要计算B5中满足条件的记录的和然后加上Sum(B3),Sum(B3)是已知的。此时只需要解压缩B5这个DP。从上面的分析可以知道,Infobright能够很高效地执行一些查询,而且执行的时候where语句的区分度越高越好。where区分度高可以更精确地确认是否是相关DP或者是不相关DP亦或是可以DP,尽可能减少DP的数量、减少解压缩带来的性能损耗。在做条件判断的使用,一般会用到上一章所讲到的Histogram和CMAP,它们能够有效地提高查询性能。
多表连接的的时候原理也是相似的。先是利用Pack-To-Pack产生join的那两列的DP之间的关系。
比如:SELECT MAX(X.D) FROM T JOIN X ON T.B = X.C WHERE T.A > 6。Pack-To-Pack产生T.B和X.C的DP之间的关系矩阵M。假设T.B的第一个DP和X.C的第一个DP之间有元素交叉,那么M[1,1]=1,否则M[1,1]=0。这样就有效地减少了join操作时DP的数量。
前面降到了解压缩,顺便提一提DP的压缩。每个DP中的64K个元素被当成是一个序列,其中所有的null的位置都会被单独存储,然后其余的non-null的数据会被压缩。数据的压缩跟数据的类型有关,infobright会根据数据的类型选择压缩算法。infobright会自适应地调节算法的参数以达到最优的压缩比。
6. 压缩比例
Infobright号称数据压缩比率是10:1到40:1。前面我们已经说过了Infobright的压缩是根据DP里面的数据类型,系统自动选择压缩算法,并且自适应地调节算法的参数以达到最优的压缩比。
先看看在我的实验环境下的压缩比率,如下图所示:
相信读者可以很清楚地看到,整体的压缩比率是20.302。但是这里有一个误区,这里的压缩比率指的是数据库中的原始数据大小/压缩后的数据大小,而不是文本文件的物理数据大小/压缩后的数据大小。很明显前者会比后者大出不少。在我的实验环境下,后者是7:1左右。一般来说文本数据存入数据库之后大小会比原来的文本大不少,因为有些字段被设置了固定长度,占用了比实际更多的空间。还有就是数据库里面会有很多的统计信息数据,其中就包括索引,这些统计信息数据占据的空间绝对不小。Infobright虽然没有索引,但是它有KN数据,通常情况下KN数据大小占数据总大小的1%左右。
既然Infobright会根据具体的数据类型进行压缩,那我们就看看不同的数据类型具有什么样的压缩比率。如下表所示:
首先看看Int类型的压缩比率,结果是压缩比率上Int<mediumint<smallint。细心地读者会很容易发现tinyint的压缩比率怎么会比int还小。数据压缩比率除了和数据类型有关之外,还和数据的差异性有特别大关系,这是显而易见。posFlag只有0,1,-1三种可能,这种数据显然不可能取得很好的压缩比率。
再看看act字段,act字段使用了comment lookup,比简单的char类型具有更佳的压缩比率和查询性能。comment lookup的原理其实比较像位图索引。对于comment lookup的使用下一章节将细细讲述。
在所有的字段当中date字段的压缩比率是最高的,最后数据的大小只有0.1M。varchar的压缩比率就比较差了,所以除非必要,不然不建议使用varchar。
上面的数据很清楚地展示了Infobright强大的压缩性能。在此再次强调,数据的压缩不只是和数据类型有关,数据的差异程度起了特别大的作用。在选择字段数据类型的时候,个人觉得性能方面的考虑应该摆在第一位。比如上面表中一些字段的选择就可以优化,ip可以改为bigint类型,date甚至可以根据需要拆分成year/month/day三列。
6. comment lookup的使用
comment lookup只能显式地使用在char或者varchar上面。Comment Lookup可以减少存储空间,提高压缩率,对char和varchar字段采用comment lookup可以提高查询效率。
Comment Lookup实现机制很像位图索引,实现上利用简短的数值类型替代char字段已取得更好的查询性能和压缩比率。CommentLookup的使用除了对数据类型有要求,对数据也有一定的要求。一般要求数据类别的总数小于10000并且当前列的单元数量/类别数量大于10。Comment Lookup比较适合年龄,性别,省份这一类型的字段。
comment lookup使用很简单,在创建数据库表的时候如下定义即可:
act char(15) comment 'lookup',
part char(4) comment 'lookup',
7. 查询优化
(1)配置环境
在Linux下面,Infobright环境的配置可以根据README里的要求,配置brighthouse.ini文件。
(2) 选取高效的数据类型
参见前面章节。
(3)使用comment lookup
参见前面章节。
(4)尽量有序地导入数据
前面分析过Infobright的构架,每一列分成n个DP,每个DPN列面存储着DP的一些统计信息。有序地导入数据能够使不同的DP的DPN内的数据差异化更明显。比如按时间date顺序导入数据,那么前一个DP的max(date)<=下一个DP的min(date),查询的时候就能够减少可疑DP,提高查询性能。换句话说,有序地导入数据就是使DP内部数据更加集中,而不再那么分散。
(5)使用高效的查询语句。
这里涉及的内容比较多了,总结如下:
尽量不适用or,可以采用in或者union取而代之
减少IO操作,原因是infobright里面数据是压缩的,解压缩的过程要消耗很多的时间。
查询的时候尽量条件选择差异化更明显的语句
Select中尽量使用where中出现的字段。原因是Infobright按照列处理的,每一列都是单独处理的。所以避免使用where中未出现的字段可以得到较好的性能。
限制在结果中的表的数量,也就是限制select中出现表的数量。
尽量使用独立的子查询和join操作代替非独立的子查询
尽量不在where里面使用MySQL函数和类型转换符
尽量避免会使用MySQL优化器的查询操作
使用跨越Infobright表和MySQL表的查询操作
尽量不在group by 里或者子查询里面使用数学操作,如sum(a*b)。
select里面尽量剔除不要的字段。
Infobright执行查询语句的时候,大部分的时间都是花在优化阶段。Infobright优化器虽然已经很强大,但是编写查询语句的时候很多的细节问题还是需要程序员注意。
7、IB安装
1、下载
wget http://www.infobright.org/downloads/ice/infobright-4.0.7-0-src-ice.tar.gz
2、tar zxvf infobright-4.0.7-0-src-ice.tar.gz
3、可以在目录infobright-4.0.7-0看到README文件
这么有安装说明,不过需要注意几点,用红色标注
Infobright Installation Using a Source Distribution
===================================================
* Menu:
* Source Installation Overview
* Dealing with Problems Compiling Infobright
一、需要的环境
You need the following tools to build and install MySQL and Infobright from source:
* A working gcc compiler (recomended version is 4.2.x).
* Properly installed autoconf and other gnu tools such as aclocal, autoheader, libtool(1.5.22), automake,
autoconf (2.59), autoreconf (2.59), make (3.81), m4 - macro preprocessor(1.4.5), libncurses5, libncurses5-dev, zlib,
zlib-devel, perl, bison etc.
* boost 1.42 or higher (required boost-regex*, boost-program-options*,
boost_thread*, boost_filesystem*, boost_system*). In Infobright we compile boost using the following steps
wget http://jaist.dl.sourceforge.net/project/boost/boost/1.50.0/boost_1_50_0.tar.gz
- download boost 1.50 and unpack it:tar -zxvf boost_1_50_0.tar.gz
- cd to unpacked folder: cd boost_1_42_0
- ./bootstrap.sh --prefix=/usr/local/boost_1_42_0
- ./bjam install
- export BOOST_ROOT=/usr/local/boost_1_42_0
这个一定按这个顺利执行,否则有可能出错
</pre><span style="color:#666666">二、源码安装:</span><p></p><p style="font-family:Arial; font-size:14px; line-height:26px"><span style="font-family:'Hiragino Sans GB W3','Hiragino Sans GB',Arial,Helvetica,simsun,u5b8bu4f53; font-size:16px; line-height:28px"><span style="font-family:verdana,arial,sans-serif; background-color:rgb(249,249,249)"><span style="color:rgb(102,102,102)">Source Installation Overview</span><span style="color:rgb(102,102,102)">----------------------------------</span><span style="color:rgb(102,102,102)">The basic commands that you must execute to compile and install a MySQL and Infobright source</span><span style="color:rgb(102,102,102)">distribution are:</span><span style="color:rgb(102,102,102)"> shell> groupadd mysql</span><span style="color:rgb(102,102,102)"> shell> useradd -g mysql mysql</span><span style="color:rgb(102,102,102)"> # To compile and install MySQL and Infobright server and client tools</span><span style="color:rgb(102,102,102)"> shell> cd <span style="color:rgb(102,102,102); font-family:verdana,arial,sans-serif; font-size:16px; line-height:28px; background-color:rgb(249,249,249)">infobright-4.0.7-0</span></span><span style="color:rgb(255,0,0)"> shell> make </span></span></span><span style="color:rgb(255,0,0)"><span style="background-color:rgb(240,240,240); line-height:21px; font-family:verdana,arial,sans-serif; font-size:16px">PREFIX=/usr/local/infobright </span><span style="font-size:16px; background-color:rgb(249,249,249); font-family:verdana,arial,sans-serif; line-height:28px">EDITION=community release</span><span style="font-family:'Hiragino Sans GB W3','Hiragino Sans GB',Arial,Helvetica,simsun,u5b8bu4f53; font-size:16px; line-height:28px"><span style="font-family:verdana,arial,sans-serif; background-color:rgb(249,249,249)"> shell> make </span></span><span style="background-color:rgb(240,240,240); line-height:21px; font-family:verdana,arial,sans-serif; font-size:16px">PREFIX=/usr/local/infobright </span><span style="font-size:16px; background-color:rgb(249,249,249); font-family:verdana,arial,sans-serif; line-height:28px">EDITION=community install-release</span></span><span style="color:rgb(51,51,51); font-family:'Hiragino Sans GB W3','Hiragino Sans GB',Arial,Helvetica,simsun,u5b8bu4f53; font-size:16px; line-height:28px"><span style="font-family:verdana,arial,sans-serif; background-color:rgb(249,249,249)"><span style="color:#666666"></span></span></span></p><pre name="code" class="plain" style="margin-top: 0px; margin-bottom: 10px; background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(255, 102, 0); font-size: 13px; line-height: 24px;">
# make -j 8 PREFIX=/usr/local/infobright EDITION=community release # make -j 8 PREFIX=/usr/local/infobright EDITION=community install-release
make -j 8 表示使用服务器的8个核并行编译
PREFIX=/usr/local/infobright 指定安装路径
如果报错:error while loading shared libraries: libboost_filesystem.so.1.42.0: cannot open shared object file: No such file or directory
执行:
shell> echo /usr/local/boost_1_42_0/lib>> /etc/ld.so.conf.d/boost_lib.conf
shell> ldconfig
shell> chown -R root .
shell> chown -R mysql var cache
shell> chgrp -R mysql .
shell> `pwd`/libexec/mysqld --defaults-file=/etc/my-ib.cnf --user=mysql
安装启动脚本:
shell> cp share/mysql/mysql.server /etc/init.d/mysqld-ib
shell> vi /etc/init.d/mysqld-ib
初始化ib实例的密码
/usr/local/infobright/bin/mysqladmin -u root password "123456"
7. 数据导入
对于DW系统而言,庞大数据的迁移成本很高;所以导入和导出的速率及容忍性也是考量数据仓库产品的重要标准。Infobright基于MySQL所以在数据格式上有比较成型的解决办法,IB原厂对速率进行了优化。在4.0企业版中推出了DLP分布式导入选件,极大的减少了迁移时间,目前世界最大的光通信提供商JDSU也选用了IB产品,并以DLP为主要选件进行配置。
1、简介
IB提供了专用的高性能loader,不同于传统的mysql。IB loader是为了提高导入速度而设计的,所以仅支持特有的mysql loader语法,而且只支持导入格式化的变量和文本源文件.IEE版也支持mysqlloader和insert语句。infobright对txt的格式有非常严格的要求,格式不对是不能导入数据的。
2、默认Loader
1)ICE仅支持IB lorder
2)IEE默认使用的是是mysql loader,它能更多的容错,但速度稍慢。为了最快的导入,使用IB loader,做以下环境的设置
导入步骤:
1)、建表:
mysql>
create table example2 ( id int not null, textfield varchar(20) not null, number int not null )engine=birghthouse;
Mysql>
set @bh_dataformat = ‘txt_variable’;
–使用IB loader来导入CSV格式的变量定长文本
set @bh_dataformat = ‘binary’;
–二进制文件
set @bh_dataformat = ‘mysql’;
–使用mysql loader
3,IB loader语法
IB仅支持load data infile,其他的mysql导入方式不支持
LOAD DATA INFILE ‘/full_path/file_name’
INTO TABLE tbl_name
[FIELDS
[TERMINATED BY 'char']
[ENCLOSED BY 'char']
[ESCAPED BY 'char']
];
导入前关闭
set AUTOCOMMIT=0;
完成后
COMMIT;
set AUTOCOMMIT=1;
4,区域分隔符
.区域分隔符是可选的,默认设置为
CLAUSE DEFAULT VALUE
FIELDS TERMINATED BY ‘;’ (semicolon)
FIELDS ENCLOSED BY ‘”‘ (double quote)
FIELDS ESCAPED BY ” (none)
5,导入经验
a. 当导入表格列数很多时,修改brighthouse.ini中LoaderMainHeapSize
b 使用并发导入
c 容忍性排序为txt_variables<binary<mysql
d bh_loader不支持多分隔符
e 大量数据时,DLP是必要选择
1.妥善处理字符集,在导入和迁移时,尽量将所有%character%均改为与原库相同的字符集W维西:Hi,做了个测试,两边GBK在我这边比较正常,请看http://t.cn/akbcDH 可能还是字符集的问题,所有的变量都要改下:)
目前infobright应用越来越多了,有些场景下需要和台管理系统共用,因此需要同时存在brighthouse和myisam两种引擎。
这时候,如果需要brighthouse引擎支持utf8字符集,需要:
1. 数据库对象创建时务必使用utf8字符集,这点尤为关键,否则不可支持utf8;
2. 数据表对象创建时也使用utf8字符集;
3. 导入文件提前转换成utf8字符集;
4. 连接infobright时,执行set names utf8;
5. 导入文件,查看字符集是否正确;
另一种场景下,可能myisam表也需要支持utf8,这个相对比较麻烦:
1. 数据库对象创建时无所谓,不强制必须是utf8;
2. 数据表对象创建时务必使用utf8字符集;
3. 将导入文件全部转换成utf8字符集的INSERT语法,直接写入数据,infobright不支持LOAD DATA INFILE方式导入utf8字符集的文件;
4. 也可以将其他非字符型字段导入后,再用update进行更新
create table t_mis( uid mediumint not null, cid smallint not null, rating tinyint not null)engine=MyISAM;
create table t_ib( uid mediumint not null, cis smallint not null, rating tinyint not null)engine=brighthouse;
load data infile 'F:\\mytable.csv' into table t_ib fields terminated by ',' optionally enclosed by '"' lines terminated by '\n';
注意:
拥有file权限才可以执行 select ..into outfile和load data infile…操作,但是不要把file, process, super权限授予管理员以外的账号,这样存在严重的安全隐患。
mysql> grant file on *.* to tet@localhost;
mysql> load data infile ‘/home/mysql/test.txt’ into table test;