时序数据库简介(时序数据库Apache-IoTDB源码解析之文件数据块)
时序数据库简介(时序数据库Apache-IoTDB源码解析之文件数据块)
2024-09-30 08:17:38  作者:心事难说破  网址:https://m.xinb2b.cn/know/tnh240113.html

上一章聊到行式存储、列式存储的基本概念,并介绍了 TsFile 是如何存储数据以及基本概念。详情请见:

时序数据库 Apache-IoTDB 源码解析之文件格式简介(三)

打一波广告,欢迎大家访问 IoTDB 仓库(https://github.com/apache/incubator-iotdb),求一波 Star 。欢迎关注头条号:列炮缓开局

这一章主要想聊一聊:

TsFile的文件概览TsFile的数据块TsFile文件概览


一个完整的 TsFile 是由图中的几大块组成,图中的数据块与索引块之间使用 1 个字节的分隔符 2 来进行分隔,这个分隔符的意义是当 TsFile 损坏的时候,顺序扫描 TsFile 时,依然可以判断下一个是 MetaData 是什么东西。

1. 识别符(Magic)

现在各种软件五花八门,很多软件都拥有自己的文件格式用来存储数据内容,但当硬盘上文件非常多的时候如何有效的识别是否为自己的文件,确认可以打开呢?经常用 windows 系统的朋友可能会想到用扩展名,但假如文件名丢失了,那我们如何知道这个文件是不是能被程序正确访问呢?

这时候通常会使用一个独有的字符填充在文件开头和结尾,这样程序只要访问 1 个固定长度的字符就知道这个文件是不是自己能正常访问的文件了,当然,TsFile 作为一个数据库文件,肯定需要在这个识别符上精心打造一番,它看起来是这样:

(decimal) 84 115 70 105 108 101 (hex) 54 73 46 69 6c 65 (ASCII) T s F i l e

非常 cool 。

2.文件版本(Version)

再精妙的设计也难免产生一些问题,那么就需要升级,那么文件内容也一样,有时候当你的改动特别大了,就会出现完全不兼容的两个版本,这个很好理解不过多解释。TsFile 中采用了 6 个字节来保存文件版本信息,当前 0.9.x 版本看起来就是这样:

(decimal) 48 48 48 48 48 50 (hex) 30 30 30 30 30 32 (ASCII) 0 0 0 0 0 2

3.数据块


3.1 ChunkGroup

文件的数据块中包含了多个 ChunkGroup ,其中 ChunkGroup 的概念已经在上一章聊过,它代表了设备(逻辑概念上的一个集合)一段时间内的数据,在 IoTDB 中称为 Device。

在实际的文件中,ChunkGroup是由多个 Chunk 和一个 ChunkGroupFooter 组成。其中最后一个 Chunk 的结尾和 ChunkGroupFooter 之间使用 1 个字节的分隔符 0 来做区分,ChunkGroupFooter 没有什么具体作用,不做详细解释。

3.2 Chunk

一个 ChunkGroup 中包含了多个 Chunk,它代表了测点数据(逻辑概念上的某一类数据的集合,如体温数据),在 IoTDB 中称为 Measurement。

在实际文件中 Chunk 是由 ChunkHeader 和多个 Page 组成,并被 1 个字节的分隔符 1 包裹。ChunkHeader中主要保存了当前 Chunk 的数据类型、压缩方式、编码方式、包含的 Pages 占用的字节数等信息。

3.3 Page

一个 Chunk 中包含多个 Page,它是一个数据组织方式,数据大小被限制在 64K 左右。

在实际文件中由 PageHeader 和 PageData 组成。其中 PageHeader 里主要保存了,当前 page 里的一些预聚合信息,包含了最大值、最小值、开始时间、结束时间等。他的存在是非常有意义的,因为当某些特定场景的读时候,不必要解开 page 的数据就能够得到结果,比如说 selece 体温 from 王五 where time > 1580950800 , 当读到 PageHeader 的时候,找到 startTime 和 endTime 就能判断是否可以使用当前 page。 这个聚合信息的结构同样出现在索引块中,下一章再具体聊这个聚合结构。

3.4 PageData

一个 Page 中包含了一个 PageData,里面有两个数组:时间数组和值数组,且这两个数组的下标是对齐的,也就是时间数组中的第一个对应值数组中的第一个。举个例子:

timeArray: [1,2,3,4]valueArray: ['a', 'b', 'c', 'd']

在page中就是这样保存的数据,其中 1 代表了时间 1970-01-01 08:00:00 后的 1 毫秒,对应的值就是 'a'。

数据块展示

我们继续使用上一章聊到的示例数据来展示真正的TsFile中是如何保存的。


当数据被写入 TsFile 中,大概就是下面一个展示的情况,这里省略了索引部分。

POSITION|CONTENT -------- ------- 0|[magic head] TsFile 6|[version number] 000002 // 因为 6个字节的magic 6个字节的 version 所以 chunkGroup 从 12 开始|||||||||||||||||||||[Chunk Group] of wangwu begins at pos 12, ends at pos 253, version:0, num of Chunks:2 // 这里展示的是 ChunkHeader 中保存的信息 12|[Chunk] of xinlv, numOfPoints:1, time range:[1580950800,1580950800], tsDataType:INT32, [minValue:100,maxValue:100,firstValue:100,lastValue:100,sumValue:100.0]|[marker] 1 // chunk 的真正开始是从这个分隔符 1 开始的|[ChunkHeader] // header 的数据在上面展示了|1 pages //这里保存的具体数据|time:1580950800; value:100 // 下一个 chunk 121|[Chunk] of tiwen, numOfPoints:1, time range:[1580950800,1580950800], tsDataType:float, [minValue:36.7,maxValue:36.7,firstValue:36.7,lastValue:36.7,sumValue:36.70000076293945]|[marker] 1|[ChunkHeader]|1 pages|time:1580950800; value:36.7 230|[Chunk Group Footer]|[marker] 0 // chunkFooter 和 chunk 使用 0 作为分隔|[deviceID] wangwu|[dataSize] 218|[num of chunks] 2|||||||||||||||||||||[Chunk Group] of wangwu ends

回想我们的查询语句 select 体温 from 王五 , 当经历过索引之后会得到 offset 的值等于 121 ,这时候我们只需要调用reader.seek(121),从这里开始就是所有体温数据的开始点,从这里一直读到 230 的 ChunkGroupFooter 结构的时候,就可以返回给用户数据了。

有兴趣自己实验的朋友可以,引入 TsFile 的包,自行实验,下面给出测试代码:

<dependency> <groupId>org.apache.iotdb</groupId> <artifactId>tsfile</artifactId> <version>0.9.1</version></dependency>

public static void main(String[] args) throws IOException, WriteProcessException { MeasurementSchema chunk1 = new MeasurementSchema("tiwen", TSDataType.FLOAT, TSEncoding.PLAIN); MeasurementSchema chunk2 = new MeasurementSchema("xinlv", TSDataType.INT32, TSEncoding.PLAIN); Schema chunks = new Schema(); chunks.registerMeasurement(chunk1); chunks.registerMeasurement(chunk2); TsFileWriter writer = new TsFileWriter(new File("test"), chunks); RowBatch chunkGroup = chunks.createRowBatch("wangwu"); long[] timestamps = chunkGroup.timestamps; Object[] values = chunkGroup.values; timestamps[0] = 1580950800; float[] tiwen = (float[]) values[0]; int[] xinlv = (int[]) values[1]; // 写入王五的体温 tiwen[0] = 36.7f; //写入王五的心率 xinlv[0] = 100; chunkGroup.batchSize ; timestamps[1] = 1580950800; // 写入第二条王五的体温 tiwen[1] = 36.6f; //写入第二条王五的心率 xinlv[1] = 90; chunkGroup.batchSize ; writer.write(chunkGroup); writer.close(); }

执行完成之后你可以使用 IoTDB 中的 TsFileSketchTool 来查看文件结构,得到文中示例的展示结果;或者使用 od 等工具查看,祝玩儿的开心。IoTDB 0.9.1 版本可以从官方网站(http://iotdb.apache.com)下载

这一章聊到了 TsFile 分为了 数据块 和 索引块,并且介绍了数据块的具体组成部分和查询逻辑。那么索引块是什么结构,怎样完成了在大量混杂的数据中搜索到的想要的数据,请持续关注。

  • 网游之绝色美女进化论(张馨予的粉黛江湖)
  • 2024-09-30张馨予的粉黛江湖2018年8月5号,央广军事转发了一个女明星结婚的微博,史无前例,头一朝!在8月5号当天,张馨予发微博直接宣布自己已经领证,对方是一名军人,这个一向黑历史偏多,并不是特别火的女明星,成了当天的热搜!除。
  • 美肤宝防晒哪个更显白(实力硬核新防晒)
  • 2024-09-30实力硬核新防晒防晒进入3.0阶段来源|聚美丽作者|聚美丽随着中国消费者防晒意识正在快速崛起,防晒品类无疑正以高增速领跑美妆市场与此同时,消费者对防晒产品的需求也步入更高阶段,除了基础的防晒性能,室内蓝光新兴户外新场。
  • 山东泰山景点免门票吗(山东泰山景区降价一半多)
  • 2024-09-30山东泰山景区降价一半多新京报快讯(记者李玉坤)2月27日上午10时,泰山景区举行门票降价新闻发布会,泰山景区相关负责人表示,将泰山景区内的7个景点门票进行改革整合,泰山景区门票价格由240元降为115元,三日内有效,有效期。
  • 怎么样孩子才会学习历史(为什么要让孩子学习历史)
  • 2024-09-30为什么要让孩子学习历史古代中国皇帝培养皇子,读史是重要功课;古代欧洲也把研读历史视为绅士的必经之路;在美国,有百年历史的顶级中小学,比如霍奇基斯学校、菲利普斯埃克塞特学院等,给学生的必读书单中中历史类书籍的数量排名第一我国。
  • 宝宝吃蚕豆好吗(宝宝吃蚕豆要小心)
  • 2024-09-30宝宝吃蚕豆要小心婴幼儿由于其器官、组织功能发育不完全,抵抗力比较弱,其饮食结构显然应该与成人的饮食不同在这一阶段摄入某些食物可能会导致过敏或其它不良后果某些食物摄入后虽然不会引起急性中毒或不良反应,但可能会引起慢性不。
  • 过年回老家容易感染吗(有一种纠结叫过年回婆家否)
  • 2024-09-30有一种纠结叫过年回婆家否结了婚真的是一地鸡毛,每到过年,更是愁,首先是否回婆家过年就让人很是烦心!2019年年末,疫情刚开始时,那年是在婆家过年,被管控,当时待了一个月左右2020年,疫情当下,国家严格管控,呼吁尽量就地过年。
  • 红星照耀中国的读后感(怎么写红星照耀中国的读后感)
  • 2024-09-30怎么写红星照耀中国的读后感如果中国没有解放,在一个个充满枪声、炮声的日子里,百姓是多么痛苦啊!我想你们都在繁华的城市生活,在吃喝玩乐的时候,谁又想过这些都是怎么来的呢?这些都是谁得来的呢?这都是工农红军得来的这几天我怀着好奇地。
  • 阴阳师最稀有的四个式神(这5个式神的梗你知道吗)
  • 2024-09-30这5个式神的梗你知道吗不得不说《阴阳师》开服至今也已经四年了,而这四年间其实也出现了许多让痒痒鼠们耳熟能详的经典名梗,今天小然我就来和大家简单聊聊游戏名梗之中的“式神名字梗”其实说是“式神名字梗”有一些不贴切,我们也可以换。
  • 关于诚实的故事(关于诚实的故事有什么)
  • 2024-09-30关于诚实的故事有什么春秋战国时期,秦国的商鞅在秦孝公的支持下主持变法为了树立威信,推进改革,商鞅下令在都城南门外立一根三丈长的木头,并当众许下诺言:谁能把这根木头搬到北门,赏金十两有人站出来将木头扛到了北门,商鞅立即赏了。
  • 中森明菜现在(何必吹她的破碎感)
  • 2024-09-30何必吹她的破碎感57岁的中森明菜宣布复出,隐退4年后正准备着出道40周年的纪念活动于是夏天快结束的时候,原本连涟漪都没多少的东亚乐坛终于掀起了一小波热浪似乎靓丽得蓬松又恣意的旧日美人,总能勾起我们对往日的念恤她们诚实。