Gorrila算法论文学习
Gorrila
一、Goriila的特点
在保证高可靠的读写性能的同时,通过对时间戳和value的存储空间量压缩,使数据得以写入内存中,大幅度提高查询的效率。
二、为什么要设计Goriila
根据facebook业务场景,超过85%的查询需求都集中在26h内的数据,内存型的数据更符合运维人员的查询分析需求;此外,Gorilla可以作为缓存来平衡内存的写入速度和硬盘的读写速度。
Operation Data Store(ODS)读性能缺陷
ODS由TSDB、查询服务、服务发现、告警系统组成。其中TSDB使基于HBase的存储系统。随着业务发展,HBase时序存储系统不能满足read负载需求,查询时延绝大部分达到几秒钟。考虑到Hive的查询时延对于ODS有过之而无不及,用其替代ODS也是不合适的。接下来,facebook将目光瞄向了内存型数据库,尽管ODS实现了部分内存型存储数据,但仅仅针对图表系统和一些面板的共享数据。
三、TSDB系统的对比
OpenTSDB
OpenTSDB基于Hbase,与ODS的存储数据结构类似。
优点:易横向扩展、对数据进行汇聚压缩(节约空间)
缺点:基于硬盘的存储,无法提供较快的查询速度
Graphite
Graphite基本RRD,不同时间序列存储在不同的文件夹,这点和Goriila类似。
缺点:查询时延过高,不支持抖动的处理
注:抖动,时延的一种,表示两次前后时延不一样
InfluxDB
优点:较OpenTSDB提供更丰富的数据类型,它的横向扩展开销较管理HBase/Hadoop来说小很多。
缺点:基于硬盘的查询速度较慢
四、Goriila数据压缩
时间戳的压缩
采用delta of delta模式,例如现有t1,t2,t3三个时间戳,由于时序数据间隔基本稳定,t3 - t2 = 60 ,t2 - t1 = 60 ,那么delta of delta = 0
耗费的存储空间为0 bit 。
数值的压缩
数值压缩方式通过相邻数据的XOR产生,例如两个数值异或v1 ^ v2=c,通过c ^ v1 = v2 可对原数据还原。
为什么要使用异或呢?facebook发现相邻时序数据间的差异比较小,通过记录异或后非0位数(异位)可显著压缩空间。
关于压缩算法的详细内容请参考论文,实际处理的复杂性不止于此。
五、Goriila内存数据结构
首先通过一个容器shard实现数据分片,每一个分片shard内存储多个时间序列数据,即多个chunks,一个chunks对应一个时间序列数据,chunks内部保存多个chunk,每个chunk保存该时间序列中的一段数据。
shards:是一个固定长度的数组结构,可以通过对时序数据的tag取hash并取模分配到相应的数组空间。shard是一个map结构,key是时序数据tag的hash值,value是chunks
chunks:chunks是一个数组结构,代表一条时序数据,chunk的数量由数据在内存的存储时间/单个chunk存储数据的时长决定,其中每个chunk代表一段时序数据。
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