2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Greenplum资源管理器 姚珂男/Pivotal kyao@pivotal.io 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Agenda • Greenplum数据库 • Resource Queue • Resource Group 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Greenplum数据库 • 基于PostgreSQL • 分布式 corruption => PANIC 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Resource Queue • Cost is tricky – 没有明确的定义 – 不同优化器不一致 – 优化器不能被纳入资源管理器 2017 年象行中国（杭州 站）第一期 Resource Queue • Priority is rough – 不能精确控制CPU – CHECK_FOR_INTERRUPTS

、非结构化 • 强大内核: MPP、优化器、多态存储、灵活分区、高速加载、PG内核 • 强大的灵活性、可扩展：PL/X、Extension、PXF、外部表机制 • 完善的标准支持：SQL、JDBC、ODBC • 集成数据平台：BI/DW、文本、GIS、图、图像、机器学习 • 开放源代码，持续大力投入 • 敏捷方法学：快速迭代、持续发布、质量内建 • 企业级稳定性，成熟生态系统 更高的预测精准度 • 适用更多数据，而不是抽样 • 顶级 ASF 开源项目 • 社区驱动开发模式 MADlib 特性 2017.thegiac.com 客户端 数据库服务器器 Master Segment 1 Segment 2 Segment n … SQL 存储过程 结果集 String 聚集 psql … 执⾏行行流程 API (Greenplum, PostgreSQL, HAWQ) 底层抽象层 (数组操作、类型转换、数值计算库等) 数据库内建函 数 ⽤用户接⼝口 ⾼高层抽象层 (迭代控制器器) 内循环函数 (实现机器器学习逻辑) Python SQL C++ MADlib 架构 2017.thegiac.com • 是一种由搜索引擎根据网页之间相互

化（XML、JSON、KV）还是非结构化， 譬如文本数据、GIS 数据、图数据等。 ● 具有强大内核的平台：Greenplum 具有强大的内核技术，包括数据水平分布、并行查询执 行、专业优化器、线性扩展能力、多态存储、资源管理、高可用、高速数据加载等。 ● 具备强大灵活性和可扩展性的平台： 支持扩展（Extension）、自定义类型和函数、PXF 和外部表技术。可以使用多种语言实现用户自定义函数和聚集，包括 的开源贡献列表中全球排 名第四左右。 采用开源方案，不担心后门问题，不担心被锁定。开源还可以构建更好的 生态。 ● 采用敏捷软件开发方法开发的平台：Greenplum 采用敏捷方法开发，实现了快速迭代、持 续发布和质量内建。2017 年 Greenplum 发布了 10 个版本，以前发布一个版本需要 1 个 月左右，现在只需要十几个小时。 ● 具备企业级稳定性的平台：Greenplum 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 1 个半月一个版本的发布速度。Greenplum

卓越的OLAP特性 列式存储 分区、压缩 高级特性 递归查询、窗口函数 集成分析 多格式、多语言 Madlib: 机器学习 数据库内并行模型训练和预测、分类 ORCA 复杂查询优化器 成熟稳定 完备生态、支撑核心生产系统 13 Pivotal Confidential–Internal Use Only 列式存储 表‘SALES’ 表‘SALES’ ■ 更适合压缩 ■ rank() OVER w FROM employees WINDOW w as (PARTITION BY department ORDER BY salary DESC) ORCA优化器 Common Table Expression and Recursive Queries 02 Efficiently Processing Complex Correlated 高效处理相关子查询 超过8年的投资，多位博士的长期贡献 基于Cascades / Volcano框架, Goetz Graefe 优化分布式大数据系统中特别复杂的查询 18 Madlib: 迭代并行模型训练 Master model = init(…) WHILE model not converged model = SELECT model.aggregation(…)

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。 问 题 来 的数据库引擎层是基于著名的开源数据库 Postgresql的（下面会分析为什么采用Postgresql，而不是mysql等等）， 但是 Postgresql 是单实例数据库，怎么能在多个 X86 服务器上运行多 个实例且实现并行计算呢？为了这，Interconnnect 大神器出现了。在 那一年多的时间里，大咖们很大一部分精力都在不断的设计、优化、 开发 Interconnect 这个核心软件组件。最终实现了对同一个集群中多 这个核心软件组件。最终实现了对同一个集群中多 个 Postgresql 实例的高效协同和并行计算，Interconnect 承载了并行 查询计划生产和 Dispatch 分发（QD）、协调节点上 QE 执行器的并 行工作、负责数据分布、Pipeline 计算、镜像复制、健康探测等等诸 多任务。 在 Greenplum 开源以前，据说一些厂商也有开发 MPP 数据库的打算， 其中最难的部分就是在 Interconnect

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 的中文资料，为之动容，就想着再为 GP 的发展壮大多做那么一点点贡献，挤出一点时间，重新梳理和打磨这个文档，并完 全根据最新的版本特性进行重新整理，希望能对中文爱好者提供一些帮助，在编写过程 ............................................................................... - 182 - 关于 ORCA 优化器 ................................................................................................... 的意义。 例如下图所示，这是一种混合循环镜像模式，每 4 台主机组成一个镜像组，每台 计算主机上有 6 个 Primary，6 个 Primary 配对的 Mirror 均匀分布在另外三台机 器上。编者还实现了多种镜像模式，例如，循环镜像，指定的数台主机组成一个环，每 台主机上 Primary 配对的镜像都在下一台机器上，这与自带的 group 模式一致。 Greenplum Database

Greenplum 架构 6 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 Confidential–Inter nal Use Only 解析器 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 解析器 优化器 处理解析树，生成 查询计划 查询计划描述了如 何执行查询 主节点 Segment 实例 本地事务 执行器 系统表 本地存储 Segment 主机 Segment 实例 Local TM 执行器Executor Catalog 本地存储Storage Segment 实例 本地事务 执行器 系统表 本地存储 Segment

.............................................................................6 GPORCA：Pivotal 查询优化器更新 ................................................................................................. 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 MPP 数据库中常用的传统 RDBMS 查询优化器相比，GPORCA 大幅度地提高了查询性能。 Pivotal Greenplum 5：新一代数据平台 作为重要的新版本，Pivotal 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 能够管理各种规模的数据卷，数

Hector Garcia-Molina /Jeffrey D.Ullman/Jennifer Widom《数据库系统实现》 查询编译器/ 优化器 事务管理器 DDL编译器 执行引擎 日志和恢复 并发控制 索引/文件/ 记录管理器 缓冲区管理器 缓冲区 锁表 存储管理器 存储 查询计划 对索引、文件和 记录的请求 页命令 事务命令 查询、更新 用户/ 应用 DDL命令 数据库管理员 读、写页 元数据、 统计数据 元数据 9 存储介质的类型 ■ Volatile storage 易失性存储器 DRAM, Cache, Register ■ Non-volatile storage 非易失性存储器 Disk, SSD, NVM ■ Stable stage 稳定存储器 theoretically never cannot be guaranteed 图片来源: Power No-steal: 不允许Buffer Pool里未提交事务所修改的脏页刷到持久存储中 缓冲区管理策略Buffer Management Policy 13 ■ Force策略的问题 对持久存储器进行频繁的随机写操作，性能下降。 ■ No-Steal策略的问题 不允许未提交事务的脏页换出，系统的并发量不高。 ▪ No-Force / Steal 有更好的性能，但是怎么保证事务的原子性和持久

不仅可以作为全能的分析化平台，也能满足交易型业 务场景，能够处理多种并发混合工作负载，专为满足在多结构数据环境中进行实时分析的需求而设计。 欧拉开源操作系统是一款面向数字基础设施的操作系统，支持服务器、云计算、边缘计算、嵌入式等应用场景，支持多 样性计算，致力于提供安全、稳定、易用的操作系统。 Greenplum 与欧拉开源社区强强联手，不仅是双方业务用户所期盼的，同时也是 Greenplum 简称“欧拉”）从服务器操作系统正式升级为面向数字基础设施的操作系统，支持服务 器、云计算、边缘计算、嵌入式等应用场景，支持多样性计算，致力于提供安全、稳定、易用的操作系统。通过为应用 提供确定性保障能力，支持 OT 领域应用及 OT 与 ICT 的融合。 欧拉开源社区通过开放的社区形式与全球的开发者共同构建一个开放、多元和架构包容的软件生态体系，孵化支持多种 处理器架构、覆盖数字设施 也是一个技术孵化器。通过每半年发布一次的创新版，快速集成 openEuler 以及其他社区的最新技术成 果，将社区验证成熟的特性逐步回合到发行版中。这些新特性以单个开源项目的方式存在于社区，方便开发者获得源代 码，也方便其他开源社区使用。 社区中的最新技术成果持续合入发行版，发行版通过用户反馈反哺技术，激发社区创新活力，从而不断孵化新技术。 发行版平台和技术孵化器互相促进、互相推动、牵引版本持续演进。