VMware, Inc. Greenplum 分布式数 据库内核揭秘 Greenplum内核开发工程师 2022-03-16 李正龙 Confidential │ ©2021 VMware, Inc. Agenda 2 - Greenplum 分布式数据库简介 - Greenplum 集群化概述 - 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 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 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, Primary/Mirror Confidential │

Greenplum中文社区 https://cn.greenplum.org 博文 资料 文档 项目 全新的问答论坛 分布式事务和 两阶段提交协议 6 ● 事务实现原理和Write Ahead Logging（WAL） ● 分布式事务和两阶段提交的原理 ● Greenplum两阶段提交协议的实现 ● Greenplum两阶段提交协议的优化 Outline 7 事务的属性：ACID 事务的属性：ACID 属性 含义 数据库系统的实现 Atomic 原子性 事务中的操作要么全部正确执行，要么完全不 执行。 Write Ahead Logging，分布式事务：两阶段提交协议 Consistency 一致性 数据库系统必须保证事务的执行使得数据库 从一个一致性状态转移到另一个一致性状态。 （满足完整性约束） 实现对A、I、D三个属性的支持 Isolation 隔离性 多个事务并发地执行，对每个事务来说，它并 事务的实现原理和Write Ahead Log（WAL） ● 分布式事务和两阶段提交的原理 ● Greenplum两阶段提交协议的实现 ● Greenplum两阶段提交协议的优化 Outline 22 分布式事务 ● 分布式事务，分布式环境下的事务， 是一个典型的嵌套式事务，一个事务 由多个工作节点的子事务组成。 ● 必须保证参与分布式事务的各个场地 （节点）的事务，要么全部提交，要么 全部rollback，不能出现部分提交的情

中，仍会参考官方文档，但绝不是简单的翻译，甚至有些内容会与官方文档不一致。 编者提醒，升级版本极其重要，4 版本早该淘汰了，5 版本和 6 版本都带来了极大 的性能和稳定性的提升。 声明 本文档的版权归[陈淼]个人所有，未经许可和授权不得抄袭和引用。 本文档中的绝大部分内容都经过编者重新考量和实测验证，有些观点与官方手册有 出入，仅代表编者本人观点，与官方手册无关。本书中可能会提及一些非官方的命令和 ........................................................................................... - 2 - 声明................................................................................................... .................................................................................... - 19 - 第二章：分布式数据库概念 ..............................................................................................

SMP（对称多处理）架构难于扩展，并且在 CPU 计算和 IO 吞吐上不 能满足海量数据的计算需求。 分布式存储和分布式计算理论刚刚被提出来，Google 的两篇著名论文 发表后引起业界的关注，一篇是关于 GFS 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 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 时是千兆以太网）组建的 X86 集群在整体上提供的计算能力已大幅高 于传统 SMP 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。 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 实现的是基于文件的分布式数据存储和 计算，我们会在后面比较这两种方法的优劣性）。 话说当年 Greenplum（当时还是一个 Startup 公司，创始人家门口有

性价比： 性能可达到传统方案（Oracle、Teradata）的 10到100倍， 而成本只是其一小部分 – 可伸缩性：从较低的万亿字节扩展到千万亿字节 – 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 通用并行数据流引擎可以通过本地方 式执行 SQL和MapReduce • 采用了针对商用硬件优化的MPP“完 全不共享”体系 • 可以在很多100s服务器上扩展到 1000s商用处理内核 • 将所有处理操作尽量移动到数据附近 计算内核 Greenplu m并行数 据流引擎 对本地磁盘进行直 接的高性能访问 gNet 互连 • 第一个支持互联网级分析技术（由Google普及）的产品 • 采用新的编程模型，在商用硬件上并行处理和执行 可以使客户洞察力和数据货币化程度达到前所未有的高度 MapReduce Greenplum MapReduce的优势 • 处理在任何地点存储的任何类型的数 据 • 将SQL的普遍性与MapReduce的灵 活编程模式结合起来 • 针对业务关键分析功能提供企业级集 成、支持和发布 • 为新一代分析处理技术开启了大门– 其中包括文本分析、图形分析、数据 挖掘、机器学习以及更多内容 客户实例：福克斯互动媒体

Confidential–Inter nal Use Only GPDB：为大数据存储、计算、挖掘而设计 Ÿ 标准 SQL 数据库：ANSI SQL 2008 标准，OLAP，JDBC/ODBC Ÿ 支持ACID、分布式事务 Ÿ 分布式数据库：线性扩展，支持上百物理节点 Ÿ 企业级数据库：全球大客户超过 1000+ 安装集群 Ÿ 百万行源代码，超过10年的全球研发投入 Ÿ 开源数据库(greenplum.org)，良性生态系统 数据访问 混合存储引擎（行存&列存） 多种压缩，多级分区表 索引（B树，位图，GiST） 安全性 语言支持 标准SQL支持，SQL 2003 OLAP扩展 支持 MapReduce 扩展编程语言 (Python,R, Java, Perl, C/C++） 第三方工具 BI 工具, ETL 工具 文本分析，数据挖掘等 管理工具 GP Command Center GP Workload 主节点Segment 系统表 优化器 分布式事务 调度器 执行器 解析器执行词法分 析、语法分析并生 成 解析树 客户端 主节点接受客户连接， 处理请求，执行认证 解析器 主节点 17 Pivotal Confidential–Inter nal Use Only 优化器 本地存储 主节点Segment 系统表 分布式事务 Interconnect 调度器 执行器

76 76 79 81 82 90 92 101 102 103 104 106 128 访问 访问UDW数据仓库 数据仓库 1 客⼾端⼯具访问UDW 2 图形界⾯的⽅式访问UDW 数据导⼊ 数据导⼊ insert加载数据 copy加载数据 外部表并⾏加载数据 从hdfs加载数据 从mysql中导⼊数据 从oracle中导⼊数据 从ufile加载数据 Copyright © 2012-2021 UCloud 优刻得 7/206 1. Client：访问 UDW 的客⼾端 ⽀持通过 JDBC、ODBC、PHP、Python、命令⾏ Sql 等⽅式访问 UDW 2. Master Node：访问 UDW 数据仓库的⼊⼝ 接收客⼾端的连接请求 负责权限认证 处理 SQL 命令 调度分发执⾏计划 汇总 Segment 的执⾏结果并将结果返回给客⼾端 击“创建数据仓库”。 快速上⼿ Greenplum数据仓库 UDW Copyright © 2012-2021 UCloud 优刻得 10/206 2.选择计算节点机型、计算节点数量以及付费⽅式。 其中可选的机型配置有： 机型 机型 名称 名称 配置 配置 存储密集型 ds1.large 4核 24G 2000G(SATA) 存储密集型 ds1.6xlarge 24核 144G 12000G(SATA)

中文社区尤为活跃，目前约有半数的贡献来自中国开发者，社 区贡献者包括阿里云、中移动等大公司，也有诸多中小公司和数据库爱好者。 开源之后，Greenplum 把敏捷软件开发方法学引入到分布式数据库的开发中，通过使用站立会议、 回顾会议、结对编程、持续集成、测试驱动、单周迭代等敏捷方法建立了高效的快速反馈系统， 大大提高了产品的质量和客户的满意度。Greenplum 5.0 是开源之后发布的第一个稳定版本，大 约保持

local使用本地unix套接字 host使用TCP/IP连接（包括SSL和非SSL） “IPv4地址”使用IPv4方式 hostssl只能使用SSL TCP/IP连接 hostnossl不能使用SSL TCP/IP连接 数据库（database） 声明允许访问的数据库，多个数据库，库名 间以逗号分隔。 all表明该记录匹配所有数据库 用户名（user）

PageRank 性能 2017.thegiac.com MADlib vs. Spark: 不不同的产品，侧重点不不同 MADlib Spark 算法库 易用性 需要编程 查询优化 成熟度稍差 内存和流处理 通过 Gemfire SQL 语法支持 需要提升 磁盘数据 不是核心焦点 并发性能 不是核心焦点 大数据关联 不是核心焦点