SQL-Elasticsearch拉数据优化

引言

最近几个月我们小组在做SQL拉数据相关的优化工作,主要涉及Trino、ES、Lucene三个模块的开发优化,具体优化包括列存-行转列读取、序列化协议优化、SQL字段Ord值(DocId - Ord - Term)批量预读三个核心点;第一阶段优化整体符合预期,优化后整体拉数据性能提升5倍+;本篇文档简单记录下优化中涉及到的两个小点,改进过程即是分析火焰图(主要是CPU占比分析),找出性能消耗可改进的点,然后思考进一步的解决方案,Coding落地,然后再打火焰图分析,其实一直是这样不断分析、不断改进的过程。

列存-行转列读取

核心点:每个字段在基于Ord排序并取值之后,如何保障字段之间原有的关联关系,比如原有的关系f1Ord2, f2Ord3, fnOrd3三者是对应的,因为Ord排序后的原因,导致三者之间获取值的顺序不再具有关联性,因此需要确保Ord排序之后,字段值之间该有的关联关系

方案一:针对每个字段,比如Field1,在基于Ord排序并获取值后,使用Map<DocId, Value>的结构存储;最终再基于DocId将字段之间的值给串联起来



方案二:从基础数据结构性质分析来看,Map结构在CPU与内存的使用上相比数组都要高一些;因此考虑用数组的方案存储Ord结果值数据并保证字段的关联关系



Ord顺序读取之排序

方案一:定义OrdCell类,每个对象持有Ord值与下标索引Index,排序时基于Ord进行排序;Java Arrays.sort方法排序,默认使用TimSort的排序算法;火焰图分析下来CPU占比约16%


方案二:着眼于进一步减少无效的排序规模,从减少OrdCell对象的排序规模来分析,我们的存储引擎是基于每64个Ord元素为一个Block的,因此我们仅需要对同一个Block内的元素进行排序即可,无需全局排序;具体做法是,对OrdCell对象先进行分组(0~63, 64~127, ...),然后对每一个Block内的OrdCell再进行排序(跨Block的无需排序);整体优化下来,火焰图占比依然有13%

方案三:进一步考虑优化;因为Ord与下标Index均是Integer类型;因此考虑用long类型的高四位表示Ord值,低四位表示Index值;这样就把Timsort的排序算法转成DualPivotQuickSort的排序算法(基于原生类型排序,性能会更高一些)



排序消耗降低至7%

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