首页
/ Apache Arrow DataFusion 内存管理优化:SpillManager 在聚合与排序合并连接中的应用

Apache Arrow DataFusion 内存管理优化:SpillManager 在聚合与排序合并连接中的应用

2025-05-31 23:54:27作者:舒璇辛Bertina

背景介绍

Apache Arrow DataFusion 是一个高性能的查询引擎,在处理大规模数据时,内存管理是一个关键问题。当内存不足时,系统需要将中间结果"溢出"(spill)到磁盘以避免内存耗尽。传统的溢出机制存在一些局限性,为此社区提出了新的 SpillManager 接口来优化这一过程。

传统溢出机制的不足

在 DataFusion 的物理执行计划模块中,原本通过三个核心函数处理溢出操作:

  1. 创建溢出文件
  2. 将记录批次写入溢出文件
  3. 从溢出文件读取记录批次

这些函数虽然功能完整,但存在以下问题:

  • 缺乏统一管理,难以跟踪所有溢出文件
  • 资源清理不够完善
  • 缺乏对溢出文件的统一生命周期管理
  • 难以统计和监控溢出情况

SpillManager 的设计优势

新的 SpillManager 接口提供了更完善的溢出管理能力:

  1. 集中管理所有溢出文件,避免文件泄漏
  2. 提供统一的资源清理机制
  3. 支持更好的监控和统计
  4. 简化了溢出操作的API使用

具体优化方案

本次优化主要针对两个关键执行算子:

1. 聚合执行(AggregateExec)优化

在聚合操作中,当内存不足时,中间聚合结果需要溢出到磁盘。使用 SpillManager 后:

  • 可以更精确地控制溢出文件的生命周期
  • 减少临时文件管理的复杂性
  • 提高聚合过程中内存使用的可控性

2. 排序合并连接(SortMergeJoinExec)优化

排序合并连接操作需要先对输入数据进行排序,当数据量大时也会产生溢出需求。新方案:

  • 统一管理排序阶段的临时文件
  • 优化连接过程中的内存使用峰值
  • 提供更好的错误处理和资源清理

实现细节

技术实现上主要包含以下步骤:

  1. 识别现有代码中使用旧溢出API的地方
  2. 用 SpillManager 的等效功能替换
  3. 逐步废弃旧的溢出API
  4. 确保向后兼容性

预期收益

这一改进将为 DataFusion 带来以下好处:

  • 更稳定的内存溢出处理
  • 减少资源泄漏风险
  • 更好的系统可观测性
  • 为未来更复杂的内存管理策略奠定基础

总结

DataFusion 通过引入 SpillManager 统一接口,显著改进了聚合和排序合并连接操作中的内存管理能力。这一变化不仅解决了现有问题,还为系统未来的内存管理优化提供了更灵活的基础架构。对于处理大规模数据查询的场景,这种改进将带来更稳定和高效的性能表现。

登录后查看全文
热门项目推荐

热门内容推荐

最新内容推荐

项目优选

收起
docsdocs
OpenHarmony documentation | OpenHarmony开发者文档
Dockerfile
144
1.93 K
kernelkernel
deepin linux kernel
C
22
6
ohos_react_nativeohos_react_native
React Native鸿蒙化仓库
C++
192
274
openGauss-serveropenGauss-server
openGauss kernel ~ openGauss is an open source relational database management system
C++
145
189
RuoYi-Vue3RuoYi-Vue3
🎉 (RuoYi)官方仓库 基于SpringBoot,Spring Security,JWT,Vue3 & Vite、Element Plus 的前后端分离权限管理系统
Vue
930
553
nop-entropynop-entropy
Nop Platform 2.0是基于可逆计算理论实现的采用面向语言编程范式的新一代低代码开发平台,包含基于全新原理从零开始研发的GraphQL引擎、ORM引擎、工作流引擎、报表引擎、规则引擎、批处理引引擎等完整设计。nop-entropy是它的后端部分,采用java语言实现,可选择集成Spring框架或者Quarkus框架。中小企业可以免费商用
Java
8
0
openHiTLSopenHiTLS
旨在打造算法先进、性能卓越、高效敏捷、安全可靠的密码套件,通过轻量级、可剪裁的软件技术架构满足各行业不同场景的多样化要求,让密码技术应用更简单,同时探索后量子等先进算法创新实践,构建密码前沿技术底座!
C
423
392
金融AI编程实战金融AI编程实战
为非计算机科班出身 (例如财经类高校金融学院) 同学量身定制,新手友好,让学生以亲身实践开源开发的方式,学会使用计算机自动化自己的科研/创新工作。案例以量化投资为主线,涉及 Bash、Python、SQL、BI、AI 等全技术栈,培养面向未来的数智化人才 (如数据工程师、数据分析师、数据科学家、数据决策者、量化投资人)。
Jupyter Notebook
75
66
CangjieCommunityCangjieCommunity
为仓颉编程语言开发者打造活跃、开放、高质量的社区环境
Markdown
1.11 K
0
openHiTLS-examplesopenHiTLS-examples
本仓将为广大高校开发者提供开源实践和创新开发平台,收集和展示openHiTLS示例代码及创新应用,欢迎大家投稿,让全世界看到您的精巧密码实现设计,也让更多人通过您的优秀成果,理解、喜爱上密码技术。
C
64
511