行导向和列导向数据存储 DBMS 之间的区别

2024年8月28日 | 阅读 4 分钟

引言

数据库管理系统(DBMS)中的数据组织和存储是关键的考虑因素,对系统性能和效率有重大影响。行导向和列导向数据存储是数据库中存储数据的两种基本方法。这些技术反映了具有不同属性的各种范例,每种技术都针对特定的应用程序和查询模式。

行导向数据存储

顾名思义,行导向数据存储水平排列数据,每一行代表一个包含多个属性或字段的记录或元组。在此方法中,记录的所有属性同时存储,并且后续记录连续存储。这与典型的关系数据库范例一致,在其中操作通常在整个行上执行。

  • 行导向数据存储最适合事务性工作负载和 OLTP(在线事务处理)应用程序。这些系统在添加、更新或删除单个数据是常见过程的情况下表现出色。此类应用程序包括金融系统、电子商务平台和库存管理系统。行导向数据库优先考虑数据一致性,并有效地处理多个并发的小型操作。

应用

  • 银行系统以行的方式存储客户交易,每行包含唯一的交易 ID、金额、日期等。
  • 库存管理系统以行的方式存储产品数据,包括产品 ID、名称、价格、数量等参数。
  • 电子商务平台:订单信息以行的方式存储,每行代表一个订单,并包含订单 ID、客户 ID、购买的商品、数量等详细信息。

列导向数据存储

列导向数据存储垂直组织数据,将每个属性或列的值一起存储,而不是连续存储整个记录。此技术单独存储列,并将来自同一列的数据分组到多个记录中。这种设计理念促进了快速的数据检索和处理,特别适用于分析查询和数据仓库应用程序。

  • 列导向数据存储最适合分析工作负载和 OLAP(在线分析处理)应用程序。这些数据库在涉及复杂分析查询和海量数据集聚合的情况下表现良好。示例包括商业智能软件、数据挖掘程序和报告系统。列导向数据库优先考虑查询性能、数据聚合和存储效率,并使用压缩技术来减少存储需求。

应用

  • 时间序列数据存储:这是传感器数据的存储方式,其中每列代表一个传感器属性(例如,温度或湿度),而每行表示一个时间戳。
  • 分析和报告:存储大量数据以供分析和报告,其中复杂查询需要列聚合。
  • 日志和事件数据:日志或事件数据以列的形式存储,这些列表示多种事件类型或属性(例如,日志级别、日期和消息)。

差异

序号基础行导向数据库列导向数据库
1存储组织数据以行的形式水平存储,每行包含来自单个记录的所有属性值。数据以列的形式垂直组织,每列承载跨多个条目的特定属性的所有值。
2访问模式操作通常访问整个行,使其适用于需要完整数据的事务性工作负载。操作访问单个列,使其成为涉及聚合和对属性子集进行计算的分析工作负载的理想选择。
3查询性能对于需要频繁对单个数据进行读写操作的 OLTP 工作负载来说是理想的。对于需要复杂分析查询和跨大型数据库进行聚合的 OLAP 应用程序来说是理想的。
4数据压缩由于每行包含各种数据类型,因此压缩方法的成功率较低。由于每列存储相似的数据类型,因此压缩方法可以非常成功。
5数据检索速度由于所有属性都存储在一起,因此检索整行数据更快。需要列级索引结构来高效检索单个列,尤其是在分析查询中。
6索引通常采用 B 树等行级索引结构来高效检索记录。需要列级索引结构来高效检索单个列,尤其是在分析查询中。
7数据聚合由于属性值的分布式存储,跨多个属性聚合数据可能更有效。跨列聚合数据非常高效,使其非常适合需要聚合和处理的分析活动。
8可扩展性对于需要频繁对单个行进行读写操作的事务性工作负载来说,扩展性良好。对于涉及海量数据集和复杂查询的分析工作负载来说,扩展性出色,因为数据可以在列级别快速分区和处理。

结论

行导向和列导向数据存储是 DBMS 中组织和存储数据的两种截然不同的技术。行导向存储侧重于事务性工作负载和数据完整性,而列导向存储在分析环境中表现出色,提供更高的查询速度和高效的数据聚合能力。理解这些技术之间的区别对于开发和部署适合特定应用程序需求和工作负载模式的强大数据库解决方案至关重要。