Presto结构以及执行查询过程介绍

x33g5p2x  于2020-09-30 发布在 Presto  
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Facebook的数据仓库存储在少量大型Hadoop/HDFS集群。Hive是Facebook在几年前专为Hadoop打造的一款数据仓库工具。在以前,Facebook的科学家和分析师一直依靠Hive来做数据分析。但Hive使用MapReduce作为底层计算框架,是专为批处理设计的。但随着数据越来越多,使用Hive进行一个简单的数据查询可能要花费几分到几小时,显然不能满足交互式查询的需求。Facebook也调研了其他比Hive更快的工具,但它们要么在功能有所限制要么就太简单,以至于无法操作Facebook庞大的数据仓库。

2012年开始试用的一些外部项目都不合适,他们决定自己开发,这就是Presto。2012年秋季开始开发,目前该项目已经在超过 1000名Facebook雇员中使用,运行超过30000个查询,每日数据在1PB级别。Facebook称Presto的性能比Hive要好上10倍多。2013年Facebook正式宣布开源Presto。

本文首先介绍Presto从用户提交SQL到执行的这一个过程,然后尝试对Presto实现实时查询的原理进行分析和总结

1. Presto 结构

Presto查询引擎是一个Master-Slave的架构,由一个Coordinator节点,一个Discovery Server节点,多个Worker节点组成,Discovery Server通常内嵌于Coordinator节点中。Coordinator负责解析SQL语句,生成执行计划,分发执行任务给Worker节点执行。Worker节点负责实际执行查询任务。Worker节点启动后向Discovery Server服务注册,Coordinator从Discovery Server获得可以正常工作的Worker节点。如果配置了Hive Connector,需要配置一个Hive MetaStore服务为Presto提供Hive元信息,Worker节点与HDFS交互读取数据。

2. Presto执行查询过程简介

presto实现低延时查询的原理关键在以下几点:

  1. 完全基于内存的并行计算
  2. 流水线
  3. 本地化计算
  4. 动态编译执行计划
  5. 小心使用内存和数据结构
  6. 类BlinkDB的近似查询
  7. GC控制

为了介绍上述几个要点,这里先介绍一下Presto执行查询的过程。

2.1 提交查询

用户使用Presto Cli提交一个查询语句后,Cli使用HTTP协议与Coordinator通信,Coordinator收到查询请求后调用SqlParser解析SQL语句得到Statement对象,并将Statement封装成一个QueryStarter对象放入线程池中等待执行。

2.2 SQL编译过程

Presto与Hive一样,使用Antlr编写SQL语法,语法规则定义在Statement.g和StatementBuilder.g两个文件中。 如下图中所示从SQL编译为最终的物理执行计划大概分为5部,最终生成在每个Worker节点上运行的LocalExecutionPlan,这里不详细介绍SQL解析为逻辑执行计划的过程,通过一个SQL语句来理解查询计划生成之后的计算过程。

2.3 物理执行计划

逻辑执行计划图中的虚线就是Presto对逻辑执行计划的切分点,逻辑计划Plan生成的SubPlan分为四个部分,每一个SubPlan都会提交到一个或者多个Worker节点上执行。

SubPlan有几个重要的属性planDistribution、outputPartitioning、partitionBy属性。

PlanDistribution表示一个查询Stage的分发方式,逻辑执行计划图中的4个SubPlan共有3种不同的PlanDistribution方式:Source表示这个SubPlan是数据源,Source类型的任务会按照数据源大小确定分配多少个节点进行执行;Fixed表示这个SubPlan会分配固定的节点数进行执行(Config配置中的query.initial-hash-partitions参数配置,默认是8);None表示这个SubPlan只分配到一个节点进行执行。在下面的执行计划中,SubPlan1和SubPlan0 PlanDistribution=Source,这两个SubPlan都是提供数据源的节点,SubPlan1所有节点的读取数据都会发向SubPlan0的每一个节点;SubPlan2分配8个节点执行最终的聚合操作;SubPlan3只负责输出最后计算完成的数据。
OutputPartitioning属性只有两个值HASH和NONE,表示这个SubPlan的输出是否按照partitionBy的key值对数据进行Shuffle。在下面的执行计划中只有SubPlan0的OutputPartitioning=HASH,所以SubPlan2接收到的数据是按照rank字段Partition后的数据。

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