火山引擎发布ByteHouse性能白皮书，揭秘OLAP性能突破的关键技术

日前，火山引擎正式发布《云原生数据仓库ByteHouse性能白皮书》，白皮书通过使用 SSB 100G、TPC-H 100G、TPC-DS 100G 数据集进行性能测试，展示出 ByteHouse 在查询效率方面的显著成果，并详细介绍ByteHouse在实时数仓、复杂查询等八大应用场景的高性能应用表现。

在数据处理和分析的领域，提升查询效率始终是一项关键挑战。对于 OLAP 来说，性能的关键需求在于能支持实时分析，应对复杂查询，提供快速响应，并具备良好的可扩展性。这些方面，对于满足高效、准确的数据分析需求至关重要。

作为一款OLAP引擎，伴随字节跳动各业务的发展，ByteHouse已经过数百个应用场景和数万用户锤炼，部署规模已超过1万8000台，最大的集群规模在 2400 余个节点，管理总数据量超过700PB，并逐步在外部金融、泛互等场景应用和推广。为了更好支持字节内外部大规模数据和复杂场景应用，性能一直以来是ByteHouse重点打磨的产品基本功。

SSB、TPC-H 和 TPC-DS 是常用于测试分析型数据库/数据仓库的数据集。在白皮书中，通过使用以上三种数据集进行性能测试，并以性能著称的某开源OLAP为基准测试产品，ByteHouse在不同查询项上都有显著的性能提升。以TPC-H 数据集举例，在相同硬件和软件环境下， ByteHouse 查询效率高于本次基准测试产品几十倍。

那么，ByteHouse高性能究竟是如何做到的？在白皮书发布会现场，ByteHouse技术专家从复杂查询和宽表查询两个方面，深度介绍ByteHouse性能提升的相关经验。在复杂查询上，ByteHouse解决了ClickHouse缺少优化器支持的问题，从RBO（基于规则的优化能力）、CBO（基于代价的优化能力）、分布式计划生成方面推出了自研优化器，能够准确的计算出效率最大化执行路径，大幅度降低用户查询时间。除此之外，ByteHouse还从Exchange、Runtime Filter以及并行化重构等方向进行了优化。以Runtime Filter举例，在 OLAP 场景中，Join 是制约查询性能进一步突破的瓶颈，ByteHouse 则支持根据不同的场景生成最优的 RuntimeFilter，优化了生成和 Apply 的流程，同时支持 Distributed 和 Local 的 RuntimeFilter，在较大规模集群上也自适应的支持 Shuffle-Aware 的 RuntimeFilter。

在宽表查询上，ByteHouse主要通过全局字典、Zero copy以及U.compressedCache 来进行性能提升。首先，全局字典主要通过编码方式将变长字符串转化为定长数值，针对 Agg、Function和Exchange算子可以直接进行编码值的计算，以此提升计算效率。其次，ByteHouse通过zero copy来优化内存墙，减少数据传输过程中引发的深拷贝开销，提升内存带宽在真正计算上的使用效率。最后，针对单节点上多线程并发引发的锁竞争现象，ByteHouse主要通过优化U.compressedCache确保性能效果。

高并发点查也是本次白皮书发布会介绍的重点能力。在某些企业的销售系统场景中，不同部门的员工可能同时发起多个查询请求，例如查询某个门店在特定时间段的销售额、某个商品在不同地区的销售情况等。如果OLAP系统的高并发点查能力不足，就会存在响应时间慢等情况，在技术层面则体现为索引计算繁重、点查读放大严重、执行链路冗长、锁竞争激烈等问题，ByteHouse通过采用短链路的执行方式、建立unique table 点查索引、提升读链路效率等方式进行优化，在某游戏公司的广告推荐业务上，仅仅 256 Core 的算力，即可支持 10万+QPS。

除此之外，白皮书还从实时数仓、复杂查询、宽表查询、人群圈选、行为分析等八大场景介绍了ByteHouse高性能的应用落地。其中，在人群圈选场景中，ByteHouse可以满足大规模数据的分析和查询需求，并具有一套用于解决集合的交并补计算在实时分析场景中的性能提升问题的定制模型BitEngine。相比于普通和Array或者用户表方式，BitEngine在查询速度上有10-50倍提升，解决了人群圈选中误差大、实时性不强以及存储成本高的痛点。

通过一系列技术优化手段，ByteHouse实现性能进一步提升，缩短查询执行时间、优化资源利用，能应对更复杂的查询场景，为用户提供更流畅的数据分析体验。不仅仅是探索性能突破，ByteHouse也在持续拓展产品一体化、易用性、生态兼容性，为业务带来更多的价值，推动各行各业数字化转型。

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