建湖还是建仓?StarRocks:现在可以湖仓一体了

11月17日,StarRocks 年度大型技术交流峰会 StarRocks Summit 2023 在上海举行,来自平安银行、华润、腾讯游戏、阿里云、伊利、美的、京东等头部企业的大数据专家,均分享了自家在大数据分析领域的最新技术和最佳实践,吸引了数百名企业用户代表和开发者到场聆听交流。

这是 StarRocks 第三次举行年度技术交流峰会了。作为一款技术领先的开源 OLAP 数据库产品,StarRocks 一直备受大用户青睐,截至目前,已有超过300家市值10亿美金的企业使用 StarRocks,社区用户已突破1万。此次峰会,镜舟科技 CTO、StarRocks TSC member 张友东也跟大家分享了 StarRocks 的最新进展。

过去一年,StarRocks 先后发布了2.5、3.0、3.1三个重磅版本,其中 3.0 版本推出的存算分离架构为开源业界首创。升级到存算分离架构后,用户的存储成本能下降80%,而计算节点则因为无状态,可以通过快速弹性、跨可用区部署等方式来提高计算的可用性,并且计算资源能够进行物理隔离,按需独立弹性伸缩。

到 3.1 版本,开启 Local cache 的情况下,存算分离架构下的性能表现已接近本地存储的水平。

与此同时,现在 StarRocks 的湖仓分析能力已非常完备,不仅支持 internal、Data lake、JDBC、ES 等 catalog,还支持跨数据源的联帮分析。

另外,主键模型的能力在过去一年也得到持续提升,已经同时支持全内存和持久化的索引,并支持了 partial update、conditional update 的能力,在性能方面,针对批量更新的场景,引入了按列更新的模式,性能相比按行更新提升10倍以上。

张友东表示,未来数据演进的趋势是湖仓一体,用户无需关注是建湖还是建仓,不管是构建数据湖还是构建数据仓库,企业最终的目标是低成本、高效地解决数据分析问题。StarRocks 在具备存算分离、湖仓分析、物化视图等一系列重量级特性后,实现了往 Lakehouse 引擎的升级,借助 StarRocks 可兼具数据湖和数据库仓库的优势。

那么,StarRocks 具体又是如何实现的?接下来又将往什么方向发展呢?来看看张友东怎么说——

Q1:StarRocks 从3.0就引入了存算分离的架构,那么跟存算一体相比,它是怎么样保证性能不下降的?

张友东:存算分离的架构,它的性能相比本地数据访问要下降,这个在业界是达成共识的。因为它访问数据延迟变得更高了。 在业界,现在普遍的技术是通过 Cache 的手段去加速。不管是像 Snowflake,还是其他比较流行的数据仓库或者湖仓,都是通过 Cache 的方式去加速的。而 StarRocks 在这里其实也是通过本地 Cache 的方式。

因为现在绝大部分的业务场景下,数据都是有冷热之分的,比如说数据的挖掘,可能最近七天或者半个月的数据的价值,就比半年一年前的数据价值高。存算分离之后,数据通过这种对象存储、统一存储之后,成本变低,但访问变慢怎么办呢?我就把这些需要频繁访问的热数据,放在本地的 SSD,或者 NVMe 盘上存储起来,下次访问我就在本地访问。同时,往上还有内存,整体是一个多级 Cache 的一个机制。

Cache 因为只负责热数据的存储,所以它的整体成本也是相对可控的。可能我有三年的数据,但是我的热数据只有最近三个月的,存储上只有1/10是通过高性能的介质去存储,不会导致整个存储成本的上升,但是它又保证了这种热数据查询的性能。

Q2:目前湖仓一体化是业界发展的一大诉求,如果要实现湖仓一体,需要解决哪些技术难题,目前业界发展到哪一步、实施的效果怎么样?

张友东:如果要做数据分析,数据湖和数据仓库,肯定会二选一:要么构建一个数据仓库,要么构建一个数据湖,它们两者之间的优势劣势也比较明显。

目前的状况是,数据仓库因为发展了几十年,已经是一个广为接受的概念,在从原来的离线数仓到现在的实时数仓演进;数据湖,上一代经过 Hadoop 生态在国内的普及,现在很多企业都有 Hadoop 体系的建设,通过 Hadoop 去做数仓,然后从 Hive 再演进到 Iceberg、Hudi 的数据湖。这是当前的现状。

这两条路线现在开始融合,比如说数据原来在 Hive 里面统一管理,是一个大的湖,但是查询性能不够,可能就把里面的数据一部分导入到另外一个实时数仓——像 StarRocks 这样的产品里面去分析,这就带来数据要做 ETL 的复杂过程。或者有了数据湖的分析之后,同时也有了数据的分析之后,能够同时直接分析数据库的数据。 这两种在目前很多企业的实践里面,虽然逐步地融合,但再融合毕竟它还是两个东西。最终对于企业来说,它的维护复杂度还是很有挑战的。但往后演进,一定会往一体化的方向走,现在也是在这个路上,而且已经有一些头部的企业走在前面,做到了湖仓一体。

湖仓一体做到之后,它达到的效果就是数据统一存储、统一分析,整个数据技术栈管理更简单。

Q3:现在随着大模型的兴起,非结构化数据会有一个“爆炸式”增长,对底层的数据湖、湖仓一体等架构提出了怎样的挑战?和向量数据库有哪些可以结合的点?StarRocks 未来是否能够成为大数据、大模型的技术架构?

张友东:目前大模型,包括 AI 其实非常火热。StarRocks 整个湖仓,从当前来讲侧重于结构化数据和半结构化数据的处理。当前核心定位是面向 BI,在 AI 线路上是探索的状态,AI 因为涉及非结构化数据(训练的稳健数据),针对这些非结构化数据处理,StarRocks 有规划重点投入、提升在这方面的能力。

对于半结构和结构化数据,其实在 AI 应用也非常广。比如说,现在 AI 大模型的底层需要的向量检索类型能力,这方面 StarRocks 有开始一些探索。目前 StarRocks 社区跟腾讯在这方面有合作。现在整个 AI 与数据库的结合,我感觉不缺技术,但是缺落地的场景,因为腾讯有明确的场景,他们用 StarRocks 的体量非常大,业务数据就在这里,怎么样基于这组数据让业务变得更加智能,目前思路是在 StarRocks 内部拓展 AI。比如说向量检索的能力,可以基于现有数据去服务业务,而不是另起一套支持业务。如果顺利的话,可能在明年能够把这方面的能力贡献到 StarRocks 社区,到时候 StarRocks 在整个 AI、大模型体系可以做一些基础能力,但它肯定不是一个完整的 AI 解决方案。

Q4:做数仓,可能或多或少都要对标一下国外的 Snowflake,但是因为 Snowflake 天生是基于云端的云数仓。所以,我想问一下,国内云数仓的应用现状,还有未来的使用趋势是什么?

张友东:关于“云数仓”这一块,目前国内云厂商提供的,像阿里的 AnalyticDB、Holograss、腾讯的 TCF 的一些能力,应用挺广泛的。但是,目前国内的确是有很多场景的出仓构建是没法上云的,它需要在这种私有化的环境里面去维护。但是我觉得这并不阻碍云数仓的发展。

因为从云的角度,目前大家还是能够明显感觉到:不管是应用,还是数据库,还是各种组件,上云已经是一个趋势。数仓的上云,我觉得也是一个趋势,包括现在 StarRocks 去做存储分离的架构。当然你可以在私有化环境去使用,本地搭建这种 HDS 的集群,构建一套存储分离的体系。但是如果想把它的价值最大化,还是在云上去部署,借助像国内的 OSS、COS 这样的系统,才能发挥最大价值,达到成本最低、弹性最好的效果。

从技术的发展、架构的发展趋势,包括业务的趋势来讲,我认为往云的方向演进肯定是不变的。另外,像某些行业的限制,我觉得可能逐步也会发生一些变化。因为即使是在金融机构里面,数据也是分等级的,可能最核心的那一部分需要完全在私域。但是很多业务相关的数据,可以以私有云或者私有域的云形式进行管理。

Q5:从数仓厂商的角色,怎么去看待 HTAP 呢?因为前两年可能数据库公司提到的比较多,今年数仓公司也在往 HTAP 热点上去靠。所以,我们怎么看待 HTAP 的技术热点?

张友东:其实 TP 和 AP 的负载差异太大了。整体从技术上,像目前国内 TiDB 这样的系统,主打 HTAP,这些在中小场景,是能够做到一定的架构简化的。比如说,我的数据以 TP 的 workload 为主,同时有一些简单的报表查询分析,也不复杂,对整个系统的压力也不大,这种情况下,我觉得 HTAP 是可以去尝试的,而且应该也是能够胜任的。

但是对于比较复杂一点的分析场景,使用以 TP 为主的 HTAP 型的数据库,挑战还是非常大的。在一些实际的场景中,比如用户用 StarRocks 和一些 HTAP 的系统去对比,能明显感觉到在这种复杂分析场景下两者的性能差距。

我认为这里面核心的点是 TP 和 AP 本身面向业务的原则是不一样的。TP 是高并发求稳,AP 是求快,一个是尽量要维持这种稳定性,资源可能不能用太多;一个是 MPP 的架构,需要尽量地把资源用得快,这两样东西放到一块,稍微复杂一点的需求就难以调和。

Q6:今天也提到“湖仓一体”,我想问一下,对于现在这种 Zero-ETL 的趋势怎么看?

张友东:我觉得这个趋势还是挺明显的。不管是叫 Zero-ETL,还是叫 No ETL,总之就是减少 ETL 。我们认为在整个数据 Pipeline 构建里面,最复杂的部分可能就是 ETL,比去内部做查询分析的优化更重。

现在 StarRocks 整个“湖仓一体”的架构,其实也是在解决这个问题。湖仓一体的架构,它的核心是说你的数据统一存储,但统一存储不一定要求把数据通过 ETL 导入到 StarRocks 里面存储。如果你已经存好了,就不需要 ETL 了,就直接放到 Hive、Iceberg 这样的系统里面就好了,这样其实在减少 ETL 。

另外,在数据加工、或者加工之后加速的这个维度,我们通过物化视图的技术,让用户尽量感知不到 ETL 的过程。用户还是去做一些查询,构建一个物化视图,接下来调度、刷新的动作,StarRocks 就帮用户做了。也就是说,从整个全链路上,都是在帮用户简化 ETL 的 Pipeline 。

Q7:有没有跟隐私计算结合的这种想法?现在国外数仓跟隐私计算的结合比较火。因为由于法规的要求,国外可能有多个数仓,数据之间不方便流动。但是通过隐私计算的方式可以实现这种数据不动模型动的方式。

国内有没有这种趋势?通过“隐私计算+湖仓一体”的这种方式,实现数据分析或智能应用?这个可能对金融等行业来说,吸引力比较大。

张友东:这个问题很好。我们也一直在思考 StarRocks 往湖仓一体演进之后,后面的数据共享问题怎么解决。从目前接触的客户来讲,这个隐私计算大家会关注,但是真正去探索实践的还是比较少。主要是用隐私计算解决业务问题的需求,体感是非常小的。但是这个问题其实很重要,像 Databricks,它也是一个 Lakehouse,但是它在数据共享上也是通过这种统一的 Catalog,包括一些权限的管理,做到把私有数据分享给其他企业或组织使用,还能控制中间访问的不同规则力度。

所以第一,从趋势的角度,感觉现在国内真正往这个上面投入的不多,也有可能是真正做这一部分的企业,目前还没有考虑 StarRocks,或者只是我们没有感知到。

第二,从技术的角度,目前 StarRocks 的 Lakehouse 架构其实是能够满足未来组织之间这种数据共享的需求,它可以做到这种细腻度的数据访问的控制,让组织间、集群间能很好地共享数据。

Q8:介绍一下接下来的技术产品规划,下一步要研发的一些重点技术或者是大课题吧。

张友东:我们会围绕“云原生实时湖仓”的路径去继续增强 StarRocks 。

云原生很好理解,让 StarRocks 变得更加降本增效,弹性伸缩的这些特性在 StarRocks 更好地体现。

另外,我们会致力于解决用户对于实时分析链路的构建。比如说,一套链路要有一个 Flink 的计算,或者说配合Spark Streaming 的一系列技术做数据的抽取,然后导入到 StarRocks 做一些加工再分析。整个链路特别长,我们是希望把这个链路进一步简化,让实时的链路基于 StarRocks 构建起来更简单。

第三,湖仓统一之后,一定是用户大部分的功能、管理动作都在 StarRocks 内部完成。原来是做交互式的分析,做报表居多,后面可能越来越多的数据加工也会在 StarRocks 里面完成。所以 StarRocks 会围绕统一的 Lakehouse,去把支持 ETL 跑批的一些能力进行增强,真正做到分析诉求完全通过 StarRocks 一个组件完成。

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