云原生数据库PieCloudDB 性能优化之路 打造立足于国内 基础数据计算领域的世界级高科技创新驱动机构 杭州拓数派科技发展有限公司（又称“OpenPie”），以“Data Computing for New Discoveries”「数据计算，只为新发现」为使命， 成立后的短短10个月时间内，完成了包括头部产业基金、东吴证券、元 禾重元和政府科创平台在内的连续三轮战略融资。 旗下云原生分析型数据库 • 利用Motion产生分布式的查询计划 • 这些分布式的查询计划会被分为更小的单元，并被分发到不同的工作节点中并行执行 • 对于聚集操作，利用分布式的优势，在工作节点之间通过多阶段聚集来提升性能 # explain (costs off) select sum(b) from t group by a; QUERY PLAN -----------------------------

云原生平台用户手册 ©2023 OpenPie All Rights Reserved. 社区版本 ����� 2 �� PieCloudDB ����� PieCloudDB �������������������� �������������������������������������� �����PieCloudDB ������������������

• 9年：Unix/Linux应⽤和内核开发、虚拟化（芯⽚KVM内核⽀持）、⾼速 ⽹络开发（NIC驱动、IB、DPDK、OVS offload）等. • 2年：分布式系统（存储和缓存）开发、云计算平台架构. • 7年+：数据库内核开发 (HAWQ、PG、Greenplum、PieCloudDb). • 现在负责拓数派的整个研发管理. • 毕业于中国科学技术⼤学（专业语⾳识别）. @2022 OpenPie 弹性伸缩（成本 & 性能 & 灵活）. • 云对于⼩中⼤客⼾都有价值. @2022 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential PieCloudDB简介 (cont.) • PieCloudDB产品⽬标 • 安全可靠 使⽤简单 功能⻬全 性能极致 • 公有云、私有云、混合云 • ⼀个构建于⼤数据计算引擎上的⼤数据计算平台 @2022 OpenPie OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential PieCloudDB简介 (cont.) • PieCloudDB有个很优秀的智能云原⽣平台 • ⾯向⽤⼾ • ⾯向运维 • ⾯向管理 • ⽣态相关产品也很丰富 • 但今天会焦距数据库内核 @2022 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential

Note 版本号：V2.1 发布日期：2022 年 10 月 内 核 • 聚集下推功能得到增强：通过把聚集操作下推到连接操作之前去执行，极大的减 少连接操作需要处理的数据量，使得查询性能显著提升。 • 实现了 Block Skipping 的优化机制：数据库运行查询语句时，通过计算每个块 （block）中列聚集信息，在执行期间跳过非必要的数据块，减少数据读取量提高查询性 能。 避免各种异常情况下数据残留。 • 简墨（JANM）分布式处理增强：更高效的元数据采集和分发，提升用户查询响 应时间，降低系统负载 • 简墨（JANM）动态分配读取文件增强 dispatch 性能：此优化将动态的分配要 读取的文件给各个执行节点，降低查询的启动代价。 • 原生格式存储：在 HDFS/NAS 系统上支持原生存储格式。 • 对 Orca 的支持：PieCloudDB ETL/ELT： Kafka 流数据导入支持，copy 性能大幅提升。 • 外部数据源的查询（实验性功能）： PieCloudDB 支持 foreign-data wrapper 模块，使用户可以访问包括但不限于 HDFS、MySQL 等数据源，同时支持用户自行开发 模块来访问新的存储数据源 。 管控平台 • 用户权限优化：通过更加清晰的 UI 设计，为用户提供一体化的权限管理

数据计算，AI数学模型、数据和 计算三者互为增强，全面升级⼤数据系统⾄⼤模型时代 ，赋能⾏业AI场景应用。 具备整体数据平台⽅案，支持多模数据处理（结构化、半结构化 以及非结构化数据），实现数据共享和分析。 软件优化 + 新硬件（FPGA）加速，实现数据全链路的性能飞跃， 让数据存储、SQL查询、向量计算以及机器学习等能⼒全面升级。 @2024 OpenPie. All rights reserved @2024 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential πDataCS 优势1 ：全面升级Hadoop⼤数据和Greenplum数仓⾄云原⽣数据平台 是⼀个存储系统+计算框架的软件框架。主要解决海量数据存储与计算的问题， 是⼤数据技术中的基⽯。让用户可以在不了解分布式底层细节的情况下，开发 分布式程序，以⼀种可靠、⾼效、可伸缩的⽅式进⾏数据处理。 的完成各种业务场景的数据处理需求。但是对于开发的要求比较⾼，需要掌握 多种组件的不同使用⽅法，业务开发周期会比较久。 国外开源软件，与国产软硬件兼容性差，不符合信创趋势，也⽆法直接利用云 资源的弹性能⼒。组件太多，导致集群部署和后期运维管理很麻烦，市场上相 关⼈才储备量不多，技术兜底依赖于Cloudera，国内第三⽅公司主要是基础运 维和开发为主。 ⼤模型数据计算系统，以云原⽣技术重构数据存储和计算，⼀份数据，多引擎

桶 效 应 传统 MPP 数据仓库架构存在“木桶效应”，集群整体执行速度取决于最“短板的”节点的性能。因此，一个节点的 表现往往会 “拖垮”整个集群的性能，导致查询速度变慢。 随着时间的推移，业务的增长，企业往往需要在1-2年后 对集群增加计算节点，此时，无论新的计算节点性能如何好，集群总体性能都会受制于老的节点。因此真实生产环境 中，常常见到客户在需要扩容时，采取重新新建集群的方式。 数仓，企业往往会需要配备运维人力，且对运维、开发人员要求高，需要相关人员掌握复杂的技术 栈，技术的更新迭代迅速，相关人员需保持积极的知识更新意识。相关人才市场较小，人才匮乏。高昂的学习成本造 成用户使用过程中性能差、故障率高、故障修复时间长等问题。 5 云时代的数据处理要求 随着数据量和计算能力的爆发式增长，云计算技术的迅猛发展，云原生架构愈受欢迎，云原生时代应运而生。云原生 时代，越来越多的企业将 在集群完成计算任务时，可以进行资源回收，节省成本 6 PieCloudDB 云原生虚拟数仓 杭州拓数派科技发展有限公司（又称“OpenPie”）认为计算技术目前经历了三代平台: ①大型机时代；②PC机时 代；和 ③云计算时代。每一代计算平台的变更，都带来了数据计算技术的突破性创新的可能性。随着计算技术从大型 机时代变革为PC机时代，PC机逐渐取代大型机，极大地降低计算门槛，计算资源日渐丰富，数据计算技术突破性创

琐。 木桶效应 传统 MPP 数据仓库架构存在“木桶效应”，集群整体执行速度取决于最“短板的”节点的性能。因此，一个节点的 表现往往会 “拖幸”整个集群的性能，导致查询速度变慢。 随卷时间的推移，业务的增长，企业往往需要在1-2年后 对集群增加计算节点，此时，无论新的计算节点性能如何好，集群总体性能都会受制于老的节点。因此真实生产环境 中，常常见到客户在需要扩容时，采取重新新建集群的方式。 数据瑰岛 数仓，企业往往会需要配备运维人力，且对运维、开发人员要求高，需要相关人员掌握复杂的技术 栈，技术的更新迁代迅速，相关人员需保持积极的知识更新意识。根关人才市场较小，人才芽乏。高昂的学习成本造 成用户使用过程中性能差、故障率高、故障修复时间长等问题。 云时代的数据处理要求 随着数据量和计算能力的爆发式增长，云计算技术的迅猛发展，云原生架构愈受欢迎，云原生时代应运而生。云原生 时代，越来越多的企业将应用向云 PiecloudDB 邓 画 云原生虚拟数仓 杭州拓数派科技发展有限公司 (又称“Openpie”) 认为计算技术目前经历了三代平台: @大型机时代; @PC机时 代; 和 回云计算时代。每一代计算平台的变更，都带来了数据计算技术的突破性创新的可能性。随着计算技术从大型 机时代变革为PC机时代，PC机逐渐取代大型机，极大地降低计算门极，计算资源日渐丰富，数据计算技术突破性创

• 代码级/算法级/系统级性能优化 • Linux/Unix内核和系统开发、虚拟化（芯⽚KVM⽀持实现）和云计算架 构、⾼速⺴络开发（内核和应⽤层如DPDK） • 分布式系统（SQL/NoSQL/存储) • 最近 7+ 年⼀直从事开源分布式数据库开发 一个eMPP 云原生分布式SQL数据库 一个云原生实时大数据平台基座 愿景：安全可靠 使用简单 功能齐全 性能极致 传统分布式MPP架构痛点 (TDE) • 分布式对象存储多副本多可⽤区保证数据安全：“⼀份”数据， 避免数据不⼀致 • 将来Time Travel查询“回收站”数据 ⽤户数据查询效率优化 • 远程访问数据要考虑的点：性能和成本 • 如何解决？ • 数据和/或辅助信息缓存，同时⼀致性Hash减少数据移动 • 读取优化（⽐如异步并⾏等） • 计算优化（各种功能特性持续优化中） • 很多复杂OLAP查询如果不是IO瓶颈，不会受制于它 In- database AI组件Madlib, json, text等 • 实时ETL/ELT性能对⽐PieCloudDB 1.0有巨⼤提升 • 流处理：原⽣⽀持kafka数据导⼊和查询, 在PieCloudDB侧导⼊ 实现exactly once语义 智能化云原⽣平台 （数据服务平台） 面向用户，做到开箱即用：离数据分析更近， 离繁琐操作更远； 面向运维，降低部署门槛：在不同的基础设施都能发挥

reserved. OpenPie Confidential 云解决了什么？ 借助于云上分布式存储，解耦存储 借助于云上虚拟化技术和之上的IaaS，解耦计算 池化资源，按需使用 基础软件尤其是数据平台上云已是大势所趋 用户专注于使用，运维等工作交给IaaS/SaaS厂商 @2022 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential 上云 ≠ 我们需要一个云原生大数据平台 缺乏弹性 业务使用不灵活 成本高昂 集群固定，资源利用率低 木桶效应 扩容难 数据孤岛 元数据和用户数据跨集群 访问困难 运维成本 运维和DBA 传统分布式MPP架构痛点 @2022 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential 一个云原生实时大数据平台 平台底层：eMPP 云原生分布式SQL数据库 云原生分布式SQL数据库 我们的目标：支持多模，serverless的实时大数据平台 关于PieCloudDB 使用简单 功能齐全 性能极致 安全可靠 @2022 OpenPie. All rights reserved. OpenPie Confidential PieCloudDB 重要特点 eMPP 完备的事务支持 完善的SQL标准支持 Postgres生态支持 安全 友好的用户接口（WebSql

拓数派产品市场总监 吴疆 吴疆 深耕云计算和数据库行业十余年 拓数派(Openpie)产品市场总监 毕业于清华大学计算机系，先后在IBM，EMC， Pivotal，VMWare参与多个云平台和数据库项目 01 拓数派简介 πDataCS简介 02 πDataCS与龙晰 03 01. 拓数派简介 海 外 研 发 中 心 北 京 研 发 中 心 杭 州 总 部 上海全球品牌战略与生态发展中心 Computing for New Discoveries”「数据计算，只为新发现」为使命，致力于在数字原生时代,运用突破性计算理论、 独创的云原生数据库旗舰产品以及之上的算法和数学模型,建立下一代云原生数据平台的前沿标准, 驱动企业实现从"软件公司"到"数据公司"再到"数学公司"的持续进阶。 拓数派旗下大模型数据计算系统（PieDataComputing System，缩写πDataCS），以云原生技术 球 数 据 计 算 系 统 引 领 者 • 归国后在美国500强EMC旗下创建了Greenplum中国，随后在2013年在Paul Maritz（届时VMware CEO，曾任微软Windows平台总负责人）和Scott Yara的支持下创建了Pivotal中国。 卡内基梅隆大学 (CMU)上海校友会主席、1024Foundation 创始人 冯雷 Ray Von • 以浙江物理奥赛银