列式存储是什么，列式存储核心技术及优势有哪些？

数据的存储与处理效率直接关系到企业的业务运营和决策质量，随着数据量的增长，传统的行式存储方式逐渐暴露出查询效率低、存储成本高等弊端。而列式存储作为一种新兴的存储技术，以其独特的优势在众多应用场景中脱颖而出。

列式存储的定义

列式存储（Column-Oriented Storage）是一种与行式存储（Row-Oriented Storage）相对的数据库存储方式。在行式存储中，数据以行为单位进行存储，即一条记录的所有字段连续存储在磁盘上。而列式存储则将数据按列进行组织，即相同字段的数据被连续存储在一起。这种存储方式使得数据在查询、压缩和处理方面展现出显著的优势。

列式存储核心技术

数据压缩技术

游程编码（Run-Length Encoding, RLE）：对于连续重复的数据值，游程编码通过记录值本身和该值连续出现的次数来减少存储空间。这在列式存储中特别有效，因为同一列中的值往往具有很高的相似性。

位图编码（Bitmap Encoding）：位图编码使用位数组来表示某个值在列中的存在性。每个位代表一行，如果该位被设置为1，则表示该行在该列中具有特定的值。这种编码方式对于低基数（即列中不同值的数量较少）的列特别有效。

字典编码（Dictionary Encoding）：字典编码将列中的值映射到一个小的整数ID上，并将这些ID存储在表中。原始值则存储在一个单独的字典中。这种方法减少了存储空间的占用，并加快了比较和查找操作的速度。

向量化处理

向量化执行：向量化处理允许数据库管理系统（DBMS）同时对多个数据项执行操作，而不是一次处理一个数据项。这减少了CPU的指令切换开销，提高了处理速度。在列式存储中，由于数据是按列组织的，因此可以更容易地实现向量化处理。

索引技术

列级索引：在列式存储中，可以为每一列单独创建索引，这提高了查询的灵活性。索引可以基于列中的值来加速查询过程，特别是当查询条件仅涉及少数几列时。

复合索引：虽然列式存储主要关注单列索引，但一些系统也支持跨多列的复合索引，以支持更复杂的查询。

数据分区与分片

数据分区：数据分区是将表中的数据分成多个部分（或分区）的过程，每个分区可以独立地存储、查询和管理。在列式存储中，数据分区可以基于列的值、时间范围或其他标准来执行，以提高查询性能和可管理性。

数据分片：数据分片是将数据分布到多个物理节点上的过程，以实现水平扩展。在分布式列式存储系统中，数据分片是常见的做法，它允许系统处理比单个节点能够处理的数据量更大的数据集。

实时数仓使用列式存储的优势

存储方面：

列式存储数据库通过将相同类型的数据存储在一起，可以大幅度地提升数据压缩的效率。因为同一列的数据类型相同，数据的重复性较高，从而极大地减少了存储空间的占用。这不仅降低了存储成本，还能提高I/O操作的效率。更少的存储空间意味着数据在传输和处理时会更快，从而显著提升查询性能和整体系统的响应速度。

查询方面：

列式存储查询通常只涉及到特定的列，而不是整个行，所以列式存储只需要读取相关的列数据，从而减少了I/O操作。例如，在一个包含数百万行的大型数据库中，如果只需要查询某一个列的数据，列式存储数据库只需读取该列的数据，而行式存储数据库则需要读取每一行的所有数据。这种差异在大规模数据查询时尤为明显，可以显著提升查询性能。

数据分析方面

列式存储数据库将相同类型的数据存储在一起，可以更高效地执行聚合查询和分析操作。例如，在进行数据聚合（如SUM、AVG、MAX等）时，列式存储数据库可以直接操作压缩后的数据，从而减少计算量和内存占用。这使得列式存储数据库在实时数据分析和报表生成方面表现优异，为数据驱动的业务决策和大数据分析提供有力支持。

市场上拥有列式存储的优秀数据库产品

SelectDB 是由北京飞轮数据科技有限公司开发的一款基于 Apache Doris 内核的云原生实时数仓产品。Apache Doris（原名Palo）是一款高性能的 MPP 分析型数据库，以其列式存储和分布式计算技术而闻名。SelectDB在继承Apache Doris 优势的基础上，结合云原生技术，为全球用户提供了极致的数据分析服务。

SelectDB 产品其他优势

云原生存算分离：SelectDB采用云原生存算分离的架构，使得计算资源和存储资源可以独立扩展和管理，提高了系统的灵活性和可扩展性。这种架构设计能够充分利用云资源，满足企业大规模、高并发的数据处理需求。

实时极速：SelectDB在宽表聚合、多表关联分析、高并发点查等场景下，均具有极致的查询性能。它能够支持实时数据写入和查询，满足企业对实时数据分析的高要求。

融合统一：SelectDB支持多种数据源接入和数据格式，可以与各种数据仓库和数据湖进行无缝对接，实现数据的统一管理和分析。这为企业构建全局一致的数据视图提供了有力支持。

简单易用：SelectDB提供了丰富的SQL接口和API供用户使用，降低了数据分析和处理的门槛。同时，它还提供了完善的监控和管理功能，方便用户对系统进行管理和维护。

开源开放：SelectDB作为一个开源项目，用户可以自由地使用、修改和贡献代码。这种开源精神促进了技术的创新和发展，也为企业用户提供了更多的选择和可能性。

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