Apache Pinot 1.3.0 发布：多阶段查询引擎增强与时间序列分析能力突破

引言

Apache Pinot 是一个开源的分布式实时分析数据库，专为低延迟、高吞吐量的分析查询而设计。它能够处理大规模数据集，并提供亚秒级的查询响应时间，非常适合实时分析、运营监控和用户行为分析等场景。最新发布的 1.3.0 版本带来了多项重要改进，特别是在多阶段查询引擎和时间序列分析能力方面的突破。

多阶段查询引擎的显著增强

1.3.0 版本在多阶段查询引擎方面进行了多项优化，显著提升了查询性能和功能完备性。

查询计划重用机制

新版本引入了跨阶段的查询计划重用机制，通过将查询计划划分为多个阶段，并在这些阶段之间重用计算结果，减少了重复计算的开销。这种机制特别优化了 MailboxSendOperator 和 MailboxReceiveOperator 之间的数据传输，将阶段连接转化为有向无环图(DAG)结构，提高了执行效率。

执行计划可视化

新增的 Segment Plan 功能为多阶段查询提供了详细的执行计划展示，包括物理操作符的具体信息。通过新的 ExplainPlanNode，用户可以更清晰地了解查询执行过程，便于性能调优和问题排查。

性能优化

数据块的序列化和反序列化性能得到了显著提升，通过减少内存分配和拷贝操作，实现了1-3倍的吞吐量提升。这对于处理大规模数据集时的GC延迟问题有显著改善。

功能增强

• 新增了对时间戳类型的加减运算支持
• 优化了 DISTINCT 操作符在 IN 子句中的处理
• 支持时间戳索引的使用
• 增加了多态标量比较函数的支持
• 优化了 MergeEqInFilterOptimizer 的哈希计算

实验性时间序列查询引擎

1.3.0 版本引入了一个实验性的时间序列查询引擎，这是本次发布的重要亮点之一。

设计理念

传统的时间序列分析在 Pinot 中需要通过 SQL 实现，存在一定的局限性。新的时间序列引擎采用插件化架构，支持多种时间序列查询语言(如 PromQL、M3QL)的集成，专门为时间序列数据分析优化。

核心特性

• 插件化查询语言支持：通过 SPI 模块，可以灵活集成不同的时间序列查询语言
• 专用时间序列操作符：支持实现特定于时间序列分析的操作函数
• 序列化数据处理：优化了时间序列数据的处理方式，相比传统的行式处理更高效

技术实现

引擎重用了 Pinot 现有的多阶段查询引擎的基础设施，包括查询调度器、分发器和通信机制，同时将语言解析器和计划器保持为可插拔模块。这种设计既保证了性能，又提供了扩展灵活性。

数据库查询配额管理

新版本引入了数据库级别的查询配额控制机制，为多租户环境下的资源管理提供了更细粒度的控制。

配额配置

• 默认配额通过集群配置设置
• 支持针对特定数据库的配额覆盖
• 配额动态调整机制，根据活跃 broker 数量自动分配

管理接口

提供了 REST API 用于配额设置和查询，管理员可以轻松管理不同数据库的查询资源限制。配额更新通过 ZooKeeper 通知机制实时生效，确保配置变更的及时性。

二进制工作负载调度器

针对混合工作负载场景，新版本引入了 BinaryWorkloadScheduler，将查询分为两类进行差异化调度：

1. 主要工作负载：生产环境关键查询，采用无限制的FCFS调度
2. 次要工作负载：包括临时查询、调试工具等，施加并发查询数、线程数等限制

这种设计有效防止了资源密集型查询影响核心业务查询的稳定性。

游标支持与分页查询

1.3.0 版本新增了游标支持，使客户端能够分批处理大型查询结果，降低内存需求。主要特性包括：

• 新增查询API支持分页参数
• 结果存储和检索接口
• 支持自定义的序列化和存储实现

这对于需要分页展示结果的应用程序特别有用，如数据表格或图表展示场景。

功能增强与安全改进

新增函数支持

• URL处理函数：包括URL解析、编码解码、参数提取等丰富功能
• 地理空间函数：支持GeoJSON格式的地理数据处理
• 数学函数：新增整数除法、模运算、最大公约数等实用函数

安全增强

• 强制每日SSL证书重新加载
• 完善TLS配置支持
• 修复多个安全问题
• 改进权限控制和访问管理

总结

Apache Pinot 1.3.0 版本在多阶段查询引擎、时间序列分析、资源管理和安全性等方面都有显著进步。特别是实验性时间序列引擎的引入，为监控和可观测性场景提供了更专业的支持。这些改进使 Pinot 在实时分析领域的竞争力进一步提升，为处理大规模数据分析任务提供了更强大、更灵活的工具集。

对于现有用户，建议重点关注多阶段查询引擎的优化和新函数支持；对于考虑采用 Pinot 的用户，1.3.0 版本增强的时间序列处理能力值得特别关注。随着这些新特性的稳定和成熟，Pinot 在实时分析生态系统中的地位将更加巩固。