Teradata架构

Teradata在整体上是按Shared Nothing 架构体系进行组织的，他的定位就是大型数据仓库系统，定位比较高，他的软硬件都是NCR自己的，其他的都不识别；所以一般的企业用不起，价格很贵。由于Teradata通常被用于OLAP应用，因此单机的Teradata系统很少见，即使是单机系统，Teradata也建议使用SMP结构以尽可能地提供更好的数据库性能，在后面的介绍中，都是按多机系统进行说明的。

 

根据Shared Nothing的组成结构特点，在物理布局上，Teradata系统主要包括三个部分：

1. 处理节点（Node）、

2. 用于节点间通信的内部高速互联（InterConnection）

3. 数据存储介质（通常是磁盘阵列）。

 

每个节点都是SMP（对称多处理器结构）结构的单机，节点的物理和逻辑结构如图1所示，多个节点一起构成一个MPP（海量并行处理器结构）系统，多个节点之间的内部高速互联是通过一种被称为BYNET的硬件来实现的，整个系统的组成如图1所示。

 

 

 

单个节点的硬件结构

 

Teradata系统中的每个节点在物理上都是一个SMP处理单元，事实上就是一台多CPU或多核的计算机。节点硬件包括CPU、内存、用于安装操作系统和应用软件的本地磁盘、与外界交互的网卡及BYNET端口。节点的网卡根据具体的网络环境而不同，通常包括两种：

1. 一种是与IBM MainFrame连接的Channel Adapter

2. 另一种就是我们熟悉的局域网网卡。

 

 

 

通常情况下一个节点上只会使用一种网卡，但会有多块网卡，分别用于不同的连接和冗余。

 

 

单个节点的软件结构

 

在软件结构上，每个节点自下向上包括操作系统软件（OS）、Teradata并行数据库扩展（PDE）和相关应用程序，其中PDE的主要职责是管理和运行虚拟处理器，其中主要包括PE和AMPs。

 

（1）Teradata并行数据库扩展（PDE，Parallel Database Extensions），是直接架构在操作系统之上的一个接口层，用于为Teradata提供并行环境，并保证这个并行环境的可运行性和健壮性。PDE的主要功能是执行虚拟处理器、进行Teradata并行任务调度、进行操作系统内核和Teradata数据库的运行时故障处理。

 

（2）虚拟处理器（VPROC，Virtual Processor），是一系列软件进程，这些进程驻留在一个节点上，依赖PDE环境运行，并接受PDE调度。可以把VPROC理解为一些Teradata的底层服务进程。虚拟处理器完成Teradata数据处理的主要工作，按照工作性质的不同，虚拟处理器主要包括两大类——解析引擎和存取模块处理器。

 

（3）解析引擎（PE，Parsing Engine），用于进行客户系统（通常是使用Teradata数据库的应用程序的SQL请求）和存取模块处理器之间的通讯和交互，主要的功能包括任务控制（Session Control），SQL语句的解析、优化、查询步骤的生成和分发，并行化预处理和返回查询结果。一个节点上通常有两个PE在工作。

 

（4）存取模块处理器（AMP，Access Module Processor），这是Teradata数据库的关键进程，用于处理所有与数据有关的文件系统的操作任务，是Teradata数据库Share Nothing架构的核心表现。通常情况下，一个节点上会有多个AMP在工作，每个AMP分别负责文件系统上不同的、固定的数据的存取操作。

 

（5）虚拟磁盘（VDisk，Virtual Disk），这是一个纯粹的逻辑概念，事实上不应该把它认为是软件结构的一部分。典型的Teradata MPP系统的数据存储都是以磁盘阵列（Disk Arrays）的形式实现的，在物理上是一个个存放于标准磁盘阵列柜中的磁盘阵列模块。Teradata系统中的每个AMP在处理数据存储时，会根据一种哈希算法把不同的数据均匀地分散存储到磁盘阵列中的不同的磁盘上（上海证券交易所的数据仓库就是teradata，每秒的io能达到2G，有1000多块磁盘，硬件昂贵。全表扫描一个几千万条的记录在几秒就完成了）。这样，在逻辑上我们就把磁盘阵列中不同磁盘上存储着的那些由同一个AMP负责存储和维护的数据合并在一起，就像它们在一个磁盘上一样，这就是VDisk的概念了。

 （6）message passing layer 消息传递层，主要是对amp之间的通信。它负责处理Teradata数据库内部通讯，即所有的PEs和        AMPs的通讯都要经过MPL，PE分配给AMP的执行步骤通过MPL路由找到合适的AMP，处理完成后，相应消息再经 过MPL路由由AMP返回给相应的PE。MPL这种技术是Teradata并行的基础。

 

BYNET

 

在Teradata MPP系统中，各个节点间的内部高速互联是通过BYNET实现的，我们可以认为它就是Teradata系统中那些松散耦合的节点之间互相联系的通讯总线，但事实上，它却远远没有这么简单。

 

BYNET是一组硬件和运行在这组硬件上的一些处理通讯任务的软件进程的组合体，用于节点之间的双向广播（bidirectional broadcast）、多路传递（multicast）和点对点通信（point-to-point communication），同时，BYNET还实现SQL查询过程中的合并功能（每个节点或AMP,均匀分布表中一部分数据，当查询的时候每个节点并行查询，结果汇总到某个节点反馈给查询者，提高查询速度。