本文目录导读:
《行式存储与列式存储:数据库存储方式的深度剖析》
行式存储
1、优点
数据写入高效
- 对于事务性操作频繁的场景,行式存储表现出色,例如在银行系统的转账操作中,每次转账涉及到对账户表中某一行数据(如账户余额、交易记录等多个列)的修改,行式存储可以方便地将整行数据一次性写入磁盘,因为相关的数据在物理上是相邻存储的,写入操作只需定位到该行数据的存储位置,然后更新整行数据即可,这种方式减少了写入操作的磁盘寻道次数,提高了写入效率。
- 在数据实时插入场景下,如电商平台的订单实时生成,新订单的各个属性(订单号、用户信息、商品信息、下单时间等)作为一行数据快速插入到订单表中,行式存储的结构能够快速定位到表的末尾,将新行数据连续存储,保证了数据插入的及时性和高效性。
事务处理方便
- 关系型数据库的事务通常是基于行操作的,以数据库的并发控制为例,当多个用户同时对数据库中的同一行数据进行操作时,行式存储能够更好地支持事务的原子性、一致性、隔离性和持久性(ACID)特性,比如在航空订票系统中,多个票务代理可能同时查询和预订同一航班的座位(同一行数据中的座位信息列),行式存储便于通过行锁机制来控制并发访问,确保在一个事务对该行数据进行操作时,其他事务只能等待或者根据隔离级别进行相应的操作,从而保证了数据的准确性和完整性。
适合OLTP系统
- 在线事务处理(OLTP)系统要求快速响应单个事务请求,例如在超市的收银系统中,每一笔交易(商品扫码、计算总价、更新库存等操作涉及到多个相关列的数据)都是一个独立的事务,行式存储能够快速定位到需要处理的行数据,在短时间内完成事务操作并返回结果,满足OLTP系统对实时性和并发处理能力的高要求。
2、缺点
数据分析效率低
- 当进行复杂的数据分析查询时,行式存储的劣势就显现出来了,例如在分析一家大型连锁超市的销售数据时,如果要计算每个地区的销售额总和(需要对多个行中的销售额列进行汇总),由于数据是按行存储的,要获取销售额列的数据,需要遍历每一行,跳过其他不需要的列,这会导致大量的磁盘I/O操作,尤其是当表中的列数较多,而查询只涉及少数列时,这种不必要的列数据读取会严重降低查询效率。
数据压缩效果差
- 行式存储的数据结构不利于数据压缩,因为一行数据中的各个列的数据类型和值的分布往往不同,例如在一个包含员工信息(姓名、年龄、工资、部门等列)的表中,姓名列是字符串类型,年龄列是整数类型,工资列可能是浮点数类型,对整行数据进行压缩时,由于数据类型的多样性,很难找到一种高效的压缩算法,导致数据压缩率较低,占用更多的存储空间。
列式存储
1、优点
数据分析性能高
- 在大数据分析场景下,列式存储优势明显,例如在分析互联网公司的用户行为日志时,日志表包含众多列(如用户ID、访问时间、访问页面、停留时长等),如果要分析用户在特定时间段内的访问页面分布情况,列式存储只需读取与访问页面相关的列数据,而不需要像行式存储那样遍历整行,这大大减少了磁盘I/O操作,提高了查询速度,由于同一列的数据类型相同,数据分布相对规律,便于采用针对性的压缩算法,进一步提升数据读取和处理效率。
数据压缩率高
- 以存储气象数据为例,气象观测站收集的数据包括温度、湿度、气压等列,这些列的数据类型相对单一(大多为数值类型),且在一定范围内有规律分布,列式存储可以针对每列的特点采用合适的压缩算法,如对于温度列,如果数据波动范围较小,可以采用差值编码等高效压缩算法,这样可以显著提高数据压缩率,减少存储空间的占用,降低存储成本。
适合OLAP系统
- 在线分析处理(OLAP)系统通常需要处理大量的数据进行复杂的分析查询,例如在企业的销售数据分析中,要从不同维度(如时间、地区、产品类型等)分析销售数据,列式存储能够快速提取相关列的数据进行聚合、分组等操作,满足OLAP系统对大规模数据分析和快速响应查询的需求。
2、缺点
数据写入相对复杂
- 当有新数据写入时,列式存储需要更多的操作,例如在向一个包含多列的列式存储表中插入一行新数据时,由于数据是按列存储的,需要将新数据的各个列分别插入到对应的列存储区域,这可能涉及到对多个列存储结构的调整,如在某些列式数据库中可能需要重新平衡列数据的存储分布,以保证查询性能,相比行式存储直接在表末尾追加一行数据要复杂得多。
事务支持有限
- 列式存储在事务处理方面存在一定的局限性,由于列式存储的结构特点,对行级别的事务操作(如对某一行数据的多个列同时进行更新操作)实现起来较为复杂,例如在金融交易系统中,如果要同时更新一个账户的余额、交易次数等多个列,行式存储可以方便地通过行锁来控制事务,而列式存储可能需要更复杂的机制来确保事务的ACID特性,目前的列式数据库在事务处理能力上普遍不如行式数据库成熟。
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