GaussDB(for PostgreSQL) 存储引擎：ASTORE 与 USTORE 详细对比

news2025/4/9 20:27:35

GaussDB(for PostgreSQL) 存储引擎：ASTORE 与 USTORE 详细对比

1. 背景说明

GaussDB(for PostgreSQL) 是华为基于 PostgreSQL 开发的企业级分布式数据库，其存储引擎分为 ASTORE 和 USTORE 两种类型，分别针对不同场景优化。

2. 核心对比

(1) ASTORE（行式存储引擎）

全称：Append-Optimized Store（追加优化存储）。
数据模型：行式存储（Row-based）。
核心特性：
- 面向OLTP优化：适合高并发、短事务、频繁增删改操作。
- 支持ACID事务：行级锁、MVCC（多版本并发控制）。
- 存储结构：数据以行（Row）为单位存储，适合单记录快速读写。
- 压缩率：中等（支持基本压缩，但弱于列式存储）。
适用场景：
- 高并发事务处理（如订单系统、用户登录）。
- 需要强一致性和实时性场景。

示例表创建：

CREATE TABLE orders (
    order_id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    amount DECIMAL(10,2),
    order_time TIMESTAMP
) WITH (storage_type='ASTORE');

(2) USTORE（统一存储引擎）

全称：Unified Store（统一存储引擎）。
数据模型：列式存储（Columnar Storage）。
核心特性：
- 面向OLAP优化：适合大数据分析、聚合查询（如GROUP BY, SUM）。
- 高压缩率：列式存储天然压缩率高（如数值列、字符串列）。
- 并行查询加速：列式存储支持高效列扫描和向量化计算。
- 混合负载支持：通过行列混存（Hybrid Storage）实现HTAP场景。
- 分布式扩展：支持跨节点并行处理。
适用场景：
- 复杂分析查询（如销售趋势分析、BI报表）。
- 海量数据存储与批量处理。

示例表创建：

CREATE TABLE sales_data (
    product_id INT,
    region VARCHAR(50),
    sales DECIMAL(10,2),
    sale_date DATE
) WITH (storage_type='USTORE');

3. 核心差异对比表

维度	ASTORE（行式）	USTORE（列式）
数据模型	行式存储（按行存储）	列式存储（按列存储）
适用场景	OLTP（事务处理）	OLAP（分析处理）或HTAP混合负载
事务支持	支持ACID事务，行级锁	支持ACID（通过全局事务机制）
压缩率	中等	高（列式压缩算法优化）
查询优化	单记录查询、短事务	聚合查询、范围扫描、批量数据处理
写入性能	高（适合频繁增删改）	中等（批量写入更优）
读取性能	单记录读取快	列式扫描和聚合计算快
典型容量	中小规模数据	海量数据（TB/PB级）
扩展性	水平扩展（分布式节点）	水平扩展，支持MPP架构
典型使用案例	电商订单系统、用户登录	数据仓库、BI分析、实时报表

4. 关键技术细节

(1) ASTORE（行式存储）

存储结构：
- 数据按行存储，每行数据包含所有字段。
- 支持索引优化（如B-tree索引），适合单行快速定位。
事务机制：
- 通过MVCC实现多版本并发控制。
- 写操作通过行级锁保证事务隔离性。
性能特点：
- 优点：单记录操作（INSERT/UPDATE/DELETE）性能高。
- 缺点：聚合查询（GROUP BY）需扫描全表，性能较差。

(2) USTORE（列式存储）

存储结构：
- 数据按列存储，同一列的数据连续存放。
- 支持列式压缩（如字典编码、RLE编码）。
查询优化：
- 向量化执行：列数据连续存储，适合CPU向量化计算。
- 分区裁剪：按列过滤数据，减少I/O。
事务机制：
- 支持分布式事务（通过全局事务ID）。
- 读操作通过快照隔离（Read Committed）。
性能特点：
- 优点：聚合查询性能高，存储空间小。
- 缺点：单记录更新/插入性能较低。

5. 如何选择引擎？

选择ASTORE的场景：

需要强一致性（如银行交易、订单系统）。
高频的单记录操作（SELECT * WHERE id=1）。
事务要求严格（ACID）。

选择USTORE的场景：

需要处理海量数据（如日志分析、用户行为分析）。
复杂查询（GROUP BY, SUM, AVG）为主。
存储空间敏感（列式压缩节省存储成本）。

混合负载（HTAP）：

方案：通过 ASTORE+USTORE组合 实现：
- ASTORE存储事务数据。
- USTORE存储分析数据（通过订阅ASTORE数据同步）。

示例：

-- 创建ASTORE表（OLTP）
CREATE TABLE real_time_data (/* ... */) WITH (storage_type='ASTORE');

-- 创建USTORE表（OLAP）
CREATE TABLE analytics_data (/* ... */) WITH (storage_type='USTORE');

-- 通过订阅同步数据
CREATE SUBSCRIPTION analytics_sub FROM TABLE real_time_data TO TABLE analytics_data;