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

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

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;
  

6. 总结

通过合理选择存储引擎，GaussDB(for PostgreSQL) 可灵活适配OLTP、OLAP及HTAP场景，平衡性能与成本。