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最大化行组质量,提高列存储索引性能

行组质量由行组中的行数决定。 增加可用内存可以使列存储索引压缩到每个行组中的行数最大化。 使用这些方法来提高列存储索引的压缩率和请求性能。

行组大小之所以重要的原因

由于列存储索引会通过扫描单个行组的列段来扫描表,所以,使每个行组的行数最大化可增强查询性能。 如果行组具有的行数较多,则会增强数据压缩,这意味着需要从磁盘读取的数据变少。

有关行组的详细信息,请参阅列存储索引指南

行组的目标大小

为了获得最佳性能,需要使列存储索引中每个行组的行数最大化。 一个行组最多可有 1,048,576 个行。 每个行组不一定要具有最大行数。 行组至少有 100,000 行时,列存储索引可获得良好的性能。

在压缩过程中,可对行组进行修剪

大容量加载或重新生成列存储索引期间,有时可能因内存不足而无法压缩为每个行组指定的所有行。 如果出现内存压力,列存储索引将修剪行组大小,以便能成功将行组压缩到列存储中。

如果内存不足,无法将至少 10,000 个行压缩到每个行组中,就会生成错误。

有关批量加载的详细信息,请参阅 Bulk load into a clustered columnstore index(批量加载到聚集列存储索引中)。

如何监视行组质量

动态管理视图 (DMV)(sys.dm_db_column_store_row_group_physical_stats 包含与 SQL DB 匹配的视图定义),用于公开一些有用信息,例如行组中的行数,以及修整原因(如果有过修整)。 可创建下列视图来轻松查询此 DMV,以便获得关于行组修整的信息。

CREATE VIEW dbo.vCS_rg_physical_stats
AS
WITH cte
AS
(
select   tb.[name]                    AS [logical_table_name]
,        rg.[row_group_id]            AS [row_group_id]
,        rg.[state]                   AS [state]
,        rg.[state_desc]              AS [state_desc]
,        rg.[total_rows]              AS [total_rows]
,        rg.[trim_reason_desc]        AS trim_reason_desc
,        mp.[physical_name]           AS physical_name
FROM    sys.[schemas] sm
JOIN    sys.[tables] tb               ON  sm.[schema_id]          = tb.[schema_id]
JOIN    sys.[pdw_table_mappings] mp   ON  tb.[object_id]          = mp.[object_id]
JOIN    sys.[pdw_nodes_tables] nt     ON  nt.[name]               = mp.[physical_name]
JOIN    sys.[dm_pdw_nodes_db_column_store_row_group_physical_stats] rg      ON  rg.[object_id]     = nt.[object_id]
                                                                            AND rg.[pdw_node_id]   = nt.[pdw_node_id]
                                        AND rg.[distribution_id]    = nt.[distribution_id]
)
SELECT *
FROM cte;

trim_reason_desc 列指示行组是否已修整(trim_reason_desc = NO_TRIM 暗示没有修整,且行组的质量为最佳)。 下列修整原因指示行组的过早修整:

  • BULKLOAD:当加载的行的传入批小于 100 万行时,使用此修整原因。 如果插入的行数(而不是插入增量存储)大于 100,000,引擎将创建压缩的行组,但会将修整原因设置为 BULKLOAD。 在此方案中,请考虑增加批负荷,使之包含更多的行。 此外,请重新评估分区方案,避免其过度具体,因为行组无法跨越分区边界。
  • MEMORY_LIMITATION:要创建具有 100 万行的行组,引擎需要一定量的工作内存。 当加载会话的可用内存小于所需的工作内存时,将提前修整行组。 以下各部分说明如何估计所需内存和分配更多内存。
  • DICTIONARY_SIZE:此修整原因指示,由于至少有一个字符串列具有宽和/或高基数字符串,因此发生行组修整。 字典大小的内存限制为 16 MB,一旦达到此限制,将压缩行组。 如果遇到这种情况,请考虑将有问题的列隔离到单独的表中。

如何估算内存需求

压缩单个行组大致需要的最大内存如下所示:

  • 72 MB +
  • #rows * #columns * 8 字节 +
  • #rows * #short-string-columns * 32 字节 +
  • #long-string-columns * 16 MB 用于压缩字典

注意

其中,short-string-columns 使用 <= 32 字节的字符串数据类型,long-string-columns 使用 > 32 字节的字符串数据类型。

使用专为压缩文本设计的压缩方法来压缩长字符串。 此压缩方法使用 词典 来存储文本模式。 词典最大大小为 16 MB。 行组中每个长字符串列只能有一个词典。

减少内存需求的方法

使用以下技巧来减少内存需求,以便能将行组压缩到列存储索引中。

减少所用列数

设计表时尽可能减少所用列数。 如果行组已压缩到列存储中,列存储索引会单独压缩每个列段。 因此,用于压缩行组的内存需求将随列数的增加而增加。

减少字符串列数

字符串数据类型的列比数字和日期数据类型需要更多内存。 要减少内存需求,请考虑从事实表中删除字符串列,并将其置于维度较小的表中。

字符串压缩的额外内存需求:

  • 对于最多 32 个字符的字符串数据类型,每个值可能需要 32 个额外字节。
  • 具有超过 32 个字符的字符串数据类型会通过词典的方法来进行压缩。 行组中每个列可能需要最多 16 MB 的额外内存来生成词典。

避免过度分区

列存储索引会为每个分区创建一个或多个行组。 对于 Azure Synapse Analytics 中的数据仓库,由于数据是分布式的并且每次分布都会进行分区,因此分区数会快速增加。 如果表中分区过多,可能没有足够行来填充行组。 如果缺少行,在压缩过程中不会产生内存不足的情况,但是这会导致行组无法实现最佳列存储查询性能。

要避免过度分区的另一个原因是,在分区表上将行加载到列存储索引中会产生内存开销。 在加载期间,多数分区可能会收到传入行,它们会保存在内存中,直到每个分区都有足够行可进行压缩。 如果分区过多,可能产生额外的内存压力。

简化加载查询

数据库会在查询的所有运算符之间共享查询的内存授予。 如果加载查询的排序和联接复杂,可用于压缩的内存将减少。

请仅针对加载查询而设计加载查询。 如果要对数据运行转换,请与加载查询分开来运行转换。 例如,将数据暂存在一个堆表中,运行转换,并将临时表加载到列存储索引中。

调整 MAXDOP

当每次分发有多个 CPU 内核可用时,每次分发都会将行组并行压缩到列存储中。 并行度需要额外的内存资源,这可能会造成内存压力和行组修剪。

若要减少内存压力,可使用 MAXDOP 查询提示,在每次分发中强制加载操作以串行模式运行。

CREATE TABLE MyFactSalesQuota
WITH (DISTRIBUTION = ROUND_ROBIN)
AS SELECT * FROM FactSalesQuota
OPTION (MAXDOP 1);

分配更多内存的方法

DWU 大小和用户资源类共同确定用户查询可用的内存量。 若要增加加载查询的内存授予,可增加 DWU 的数量或增加资源类。

后续步骤

若要了解提升 Synapse SQL 性能的更多方法,请参阅性能概述