Presto实现原理和美团的使用实践

Facebook的数据仓库存储在少量大型Hadoop/HDFS集群。Hive是Facebook在几年前专为Hadoop打造的一款数据仓库工具。在以前，Facebook的科学家和分析师一直依靠Hive来做数据分析。但Hive使用MapReduce作为底层计算框架，是专为批处理设计的。但随着数据越来越多，使用Hive进行一个简单的数据查询可能要花费几分到几小时，显然不能满足交互式查询的需求。Facebook也调研了其他比Hive更快的工具，但它们要么在功能有所限制要么就太简单，以至于无法操作Facebook庞大的数据仓库。

2012年开始试用的一些外部项目都不合适，他们决定自己开发，这就是Presto。2012年秋季开始开发，目前该项目已经在超过 1000名Facebook雇员中使用，运行超过30000个查询，每日数据在1PB级别。Facebook称Presto的性能比Hive要好上10倍多。2013年Facebook正式宣布开源Presto。

本文首先介绍Presto从用户提交SQL到执行的这一个过程，然后尝试对Presto实现实时查询的原理进行分析和总结，后介绍Presto在美团的使用情况。

Presto架构

Presto查询引擎是一个Master-Slave的架构，由一个Coordinator节点，一个Discovery Server节点，多个Worker节点组成，Discovery Server通常内嵌于Coordinator节点中。Coordinator负责解析SQL语句，生成执行计划，分发执行任务给Worker节点执行。Worker节点负责实际执行查询任务。Worker节点启动后向Discovery Server服务注册，Coordinator从Discovery Server获得可以正常工作的Worker节点。如果配置了Hive Connector，需要配置一个Hive MetaStore服务为Presto提供Hive元信息，Worker节点与HDFS交互读取数据。

Presto执行查询过程简介

既然Presto是一个交互式的查询引擎，我们关心的就是Presto实现低延时查询的原理，我认为主要是下面几个关键点，当然还有一些传统的SQL优化原理，这里不介绍了。

1. 完全基于内存的并行计算
2. 流水线
3. 本地化计算
4. 动态编译执行计划
5. 小心使用内存和数据结构
6. 类BlinkDB的近似查询
7. GC控制

为了介绍上述几个要点，这里先介绍一下Presto执行查询的过程

提交查询

用户使用Presto Cli提交一个查询语句后，Cli使用HTTP协议与Coordinator通信，Coordinator收到查询请求后调用SqlParser解析SQL语句得到Statement对象，并将Statement封装成一个QueryStarter对象放入线程池中等待执行。

SQL编译过程

Presto与Hive一样，使用Antlr编写SQL语法，语法规则定义在Statement.g和StatementBuilder.g两个文件中。 如下图中所示从SQL编译为终的物理执行计划大概分为5部，终生成在每个Worker节点上运行的LocalExecutionPlan，这里不详细介绍SQL解析为逻辑执行计划的过程，通过一个SQL语句来理解查询计划生成之后的计算过程。

样例SQL：

select c1.rank, count(*) from dim.city c1 join dim.city c2 on c1.id = c2.id where c1.id > 10 group by c1.rank limit 10;