Kolumnowa baza danych to wyspecjalizowany typ systemu zarządzania bazą danych (DBMS) przeznaczony do wydajnej obsługi obciążeń analitycznych z dużą liczbą odczytów, szczególnie w kontekście dużych zbiorów danych i hurtowni danych. Ta architektura bazy danych różni się od tradycyjnych systemów relacyjnych baz danych opartych na wierszach (RDBMS), przechowując dane w kolumnach.
Ta różnica strukturalna zapewnia znaczną poprawę wydajności podczas wykonywania zapytań analitycznych, które wymagają agregacji, filtrowanych skanów i złożonych obliczeń na dużych zbiorach danych. W tradycyjnym systemie RDBMS opartym na wierszach dane są zorganizowane jako zbiór rekordów, przy czym każdy rekord składa się z zestawu pól (kolumn). Ta struktura jest idealna dla obciążeń transakcyjnych, w których wiele pól rekordu jest odczytywanych lub aktualizowanych jednocześnie.
Jednak w przypadku zapytań analitycznych obejmujących ogromne ilości danych bazy danych oparte na wierszach wymagają nadmiernej aktywności we/wy dysku, co negatywnie wpływa na wydajność zapytań. Natomiast kolumnowa baza danych przechowuje dane według kolumn, a nie wierszy. Każda kolumna jest przechowywana oddzielnie, co umożliwia wydajną kompresję podobnych typów danych. To radykalnie zmniejsza liczbę dyskowych operacji we/wy wymaganych dla zapytań analitycznych, ponieważ potrzebny jest dostęp tylko do odpowiednich kolumn, podczas gdy kolumny niepowiązane można pominąć. Dodatkowo, eliminując konieczność odczytywania całego wiersza danych, wydajność zapytań jest dodatkowo optymalizowana. Aby lepiej zrozumieć różnice między bazami wierszowymi i kolumnowymi, rozważmy proste zapytanie, które oblicza średnią cenę produktów w bazie danych sprzedaży. W systemie RDBMS opartym na wierszach każdy wiersz w tabeli sprzedaży musi być odczytywany sekwencyjnie, nawet w przypadku kolumn nieobjętych zapytaniem.
Z kolei kolumnowa baza danych ma bezpośredni dostęp tylko do kolumny „cena”, co znacznie poprawia szybkość wykonywania zapytań i zmniejsza zużycie zasobów. Korzyści z używania kolumnowej bazy danych wykraczają poza lepszą wydajność zapytań. Ten typ bazy danych oferuje również:
- Wydajność pamięci masowej: Przechowywanie danych według kolumn umożliwia wydajną kompresję danych i zmniejsza zapotrzebowanie na miejsce na dysku. Ponieważ podobne typy danych są przechowywane razem, nowoczesne algorytmy kompresji mogą łatwo wykorzystać naturalną nadmiarowość. Umożliwia to kolumnowym bazom danych przechowywanie dużych ilości danych przy użyciu ułamka miejsca wymaganego przez tradycyjne bazy danych oparte na wierszach.
- Partycjonowanie danych i indeksowanie: Kolumnowe bazy danych obsługują zaawansowane techniki partycjonowania i indeksowania dostosowane do obciążeń analitycznych. Dane mogą być partycjonowane na podstawie wartości kolumn, a określone kolumny mogą być indeksowane w celu szybszego wykonywania zapytań.
- Przetwarzanie wektorowe: Dzięki przechowywaniu danych w kolumnach, nowoczesne kolumnowe bazy danych umożliwiają przetwarzanie wektorowe, w którym operacje obliczeniowe są równoległe na wielu elementach danych jednocześnie. Może to prowadzić do znacznego wzrostu wydajności w przypadku nowoczesnych architektur procesorów.
- Integracja z hurtowniami danych i silnikami analitycznymi: Kolumnowe bazy danych są powszechnie używane jako podstawa hurtowni danych i silników analitycznych, takich jak Apache Hive, Google BigQuery i Amazon Redshift. Systemy te wykorzystują nieodłączne zalety kolumnowej pamięci masowej i przetwarzania do obsługi obciążeń analitycznych na dużą skalę.
W AppMaster platforma do tworzenia aplikacji no-code została zaprojektowana do bezproblemowej współpracy z różnymi systemami baz danych, w tym z kolumnowymi bazami danych. Dzięki AppMaster programiści mogą tworzyć responsywne aplikacje internetowe i mobilne, które współpracują z dowolną kolumnową bazą danych kompatybilną z PostgreSQL , taką jak CitusDB i Amazon Redshift. Aby jeszcze bardziej zwiększyć wydajność, AppMaster wykorzystuje zaawansowane funkcje, takie jak partycjonowanie danych, indeksowanie i przetwarzanie wektorowe, aby zapewnić skalowalność klasy korporacyjnej dla przypadków użycia o dużym obciążeniu. Umożliwia to firmom każdej wielkości tworzenie potężnych i odpornych rozwiązań programowych, które można dynamicznie skalować zgodnie z ich potrzebami.
Kolumnowa baza danych to wyspecjalizowany DBMS przeznaczony do wydajnego przetwarzania zapytań analitycznych na dużych zbiorach danych. Osiąga doskonałą wydajność i efektywność przechowywania w porównaniu z tradycyjnymi bazami danych opartymi na wierszach, organizując dane w sposób kolumnowy. Kluczowe cechy kolumnowych baz danych, takie jak zaawansowane partycjonowanie danych, indeksowanie i kompresja, sprawiają, że są one idealnym wyborem do zastosowań związanych z dużymi zbiorami danych i hurtowniami danych. Dzięki kompleksowej platformie AppMaster no-code firmy mogą czerpać korzyści z kolumnowych baz danych i tworzyć skalowalne, wydajne i ekonomiczne rozwiązania programowe, które można dostosowywać do ich ciągle zmieniających się potrzeb.
