尧图网站设计 尧图网站设计YAOTU DESIGN
ARTICLE DETAIL

资讯详情

深耕网站设计与一线实操的经验洞察。

AI时代数据基础设施演进:从批量分析到实时智能的三大方向

AI时代数据基础设施演进:从批量分析到实时智能的三大方向 1. 项目概述当AI成为核心驱动力最近和几个负责数据平台的老友聊天话题总绕不开一个词压力。这种压力不是来自业务方临时的报表需求也不是半夜的告警电话而是一种更深层次的、对架构未来的焦虑。源头很明确公司内部各类AI应用从智能推荐、风控模型到新上的AIGC应用正以前所未有的速度从“试点项目”转变为“核心生产负载”。过去我们谈论的是“大数据”现在我们谈论的是“AI数据”。这两个词看似相近实则对底层数据基础设施的要求有着天壤之别。传统的数仓和数据分析架构是为批量、确定性的业务流程设计的。比如每晚定时跑一遍ETL第二天早上给运营提供一份销量报表。这种模式里数据是“静”的查询是“预定义”的。但AI负载完全不同尤其是大模型和实时智能应用。它们的数据是“动”的需求是“不可预测”的。一个模型训练可能需要扫描数PB的历史数据高吞吐、离线而一个在线推理服务则要求在百毫秒内基于最新的用户行为数据完成特征拼接和实时预测低延迟、在线。更棘手的是AI工程师和数据科学家们不再满足于简单的数据提取他们需要交互式地探索数据、迭代特征、评估模型效果这要求数据平台能同时具备极致的分析性能和灵活的即席查询能力。这就引出了我们今天的核心议题当AI成为主流负载我们现有的数据基础设施特别是像Apache Doris这样的核心分析型数据库该如何进化才能不掉队最近仔细研读了Apache Doris社区发布的2026年技术路线图它没有空谈趋势而是非常具体地回应了上述挑战。这份路线图清晰地指向了三个核心演进方向迈向实时化与流式融合、拥抱智能化与自治运维、以及构建开放统一的数据湖仓架构。这不仅仅是Doris自身的发展规划更像是一份给所有数据架构师的“生存指南”指明了未来几年数据栈建设的必选项。接下来我就结合自己踩过的坑和对未来的判断拆解一下这份路线图背后的深层逻辑和具体实现路径。2. 核心需求解析AI负载给数据栈带来的三重挑战要理解技术演进的必要性我们必须先看清AI负载到底把哪些难题甩给了数据基础设施。从我亲身经历的几个项目来看挑战主要集中在三个方面它们相互关联层层加码。2.1 挑战一数据处理的“速度”与“规模”悖论这是最直观的挑战。AI工作流对数据处理速度的要求是分裂的。训练阶段离线/批量需要极高的吞吐量来扫描海量历史数据。例如一次全量的用户行为模型训练可能需要处理过去一年数以万亿计的事件日志。此时瓶颈在于I/O和分布式扫描能力要求数据平台能以接近硬件极限的速度“吞入”数据。推理与特征服务在线/实时要求极低的延迟。一个推荐场景下从用户点击APP到生成下一个推荐项整个数据读取、特征计算、模型推理的pipeline可能要求在50毫秒内完成。这里的瓶颈在于随机点查、行级更新的效率以及高并发下的稳定性。传统架构往往用两套甚至多套系统来应对用Hadoop/Spark处理批量训练用Redis/MySQL服务在线特征。但这带来了巨大的数据一致性、运维复杂度和成本问题。AI负载要求我们思考能否有一套系统可以同时优雅地处理PB级的批量分析和毫秒级的在线服务这就是“湖仓一体”和“流批一体”概念兴起的内在驱动力。2.2 挑战二数据范式的“结构化”与“非结构化”融合过去数据分析主要面向规整的结构化数据数据库表。但AI特别是多模态大模型需要处理文本、图像、音频、视频乃至复杂的图关系。这些非/半结构化数据传统关系型数据库处理起来非常吃力。这就催生了向量数据库等专用系统。但问题又来了一个完整的AI应用既需要基于向量相似性搜索相关的图片和文档非结构化又需要关联这些内容背后的用户ID、商品价格等结构化信息。数据被割裂在不同的存储和计算引擎中形成新的“数据孤岛”。因此下一代数据基础设施必须能原生地理解、存储和高效处理多种数据范式让结构化分析、向量检索、全文搜索等能力在一套系统中融合而不是让应用层去艰难地“粘合”。2.3 挑战三运维的“复杂性”与“智能化”鸿沟随着AI负载的增多数据基础设施的规模和数据量指数级增长但运维团队的人数不可能同比例增加。凌晨三点被叫醒处理查询变慢、节点宕机、数据导入堆积这种日子不能再继续了。AI负载的动态性和不可预测性使得基于固定规则的监控和告警系统常常失效。系统需要具备更强的“自感知、自优化、自修复”能力。比如自感知能自动识别出是某个慢查询拖垮了集群还是数据分布不均导致了热点。自优化能根据查询模式自动调整数据的排序键、分区策略甚至自动创建或删除物化视图。自修复在节点故障时不仅能快速恢复服务还能自动重新均衡数据避免下次查询再踩坑。这要求数据库内核具备更深的可观测性埋点并引入AI for System的理念用机器学习来预测负载、优化配置。运维要从“救火队员”转变为“策略制定者”。3. 演进方向一实时化与流式融合让数据“动”起来面对AI对实时性的苛刻要求数据基础设施的“实时化”已不是可选项而是生存底线。Apache Doris的路线图将“流式优先”提到了核心位置其设计思路非常值得借鉴。3.1 从“微批”到“真流”的架构革新早期很多系统的流处理其实是“微批”Micro-batch比如每隔几秒或几分钟处理一个批次的数据。这对于很多实时性要求秒级的AI场景如实时反欺诈来说延迟仍然太高。真正的流式处理要求数据在产生后就能被即时处理并可见。Doris正在通过深度集成Apache Flink以及强化自身的Partial Update和Sequence Column能力来实现这一点。这里我分享一个实际的设计心得用Flink做流上复杂的ETL和聚合然后将结果通过流式导入如Flink-Doris-Connector实时写入Doris。Doris内部则利用其MemTable和高效的写入路径确保数据在毫秒级内即可被查询。这种架构下数据从源头到可用的端到端延迟可以稳定在秒级甚至亚秒级完全满足实时特征计算的需求。注意流式导入的高频写入对存储引擎的LSM-Tree结构是个考验频繁的Compaction可能会引发写放大和查询性能抖动。因此在表设计时需要合理规划分区和分桶避免单个Tablet过热。一个实用的技巧是对于超高频的流可以先用Doris的Random Distribution分散写入压力然后再通过后台任务按业务键重新组织数据。3.2 流批一体查询一套语义两种速度对于AI工程师来说他们不希望为了查实时数据和历史数据去学习两套不同的SQL语法或API。流批一体查询的核心是提供统一的查询接口让用户像查询静态表一样查询动态的流数据。Doris路线图中提到的物化视图Materialized View和实时聚合能力在这里扮演了关键角色。例如你可以基于一个原始的实时事件流创建一个按分钟聚合的物化视图。当用户查询小时级别的汇总数据时优化器可以自动将查询路由到这个物化视图上极大提升查询速度。而对于需要最新明细数据的实时推理请求查询则会直接扫描实时数据流。这背后的技术关键在于查询优化器的智能化。优化器需要能准确识别查询的时间范围、过滤条件并判断是否能用预计算的物化视图来加速。同时它还要能透明地处理“流”与“批”的数据拼接。比如一个查询要统计“过去24小时的总销售额并包含最新一分钟的实时数据”优化器需要能无缝地将历史分区中的数据与实时MemTable中的数据合并计算。4. 演进方向二智能化与自治运维让系统“聪明”起来运维成本的飙升是压垮许多数据平台的最后一根稻草。智能化演进的目标就是通过技术手段将DBA和运维人员从重复、低效的体力劳动中解放出来。4.1 基于Workload的自治优化传统的数据库调优严重依赖DBA的经验看慢查询日志、分析执行计划、手动创建索引或调整分区。面对AI产生的杂乱无章、变化莫测的查询模式这种方法完全不可行。未来的系统必须具备Workload-Aware负载感知的自治优化能力。具体来说系统需要自动画像持续收集所有查询的指纹Query Fingerprint、执行时间、资源消耗、数据扫描量等信息。模式识别通过聚类分析自动识别出高频查询模式、突发的高负载查询以及“劣质”查询如全表扫描。主动优化对于高频查询系统可以自动推荐或直接创建最合适的物化视图、索引如倒排索引加速文本搜索。对于劣质查询可以尝试自动重写或在影响过大时进行排队或熔断。在Doris的语境下这意味着其优化器CBO需要与一个全局的“大脑”可能是独立的服务联动。这个大脑分析历史负载并动态地向优化器提供更精准的统计信息、代价模型参数以及优化建议。4.2 预测性弹性与故障自愈对于云原生部署成本控制至关重要。AI负载的波峰波谷往往非常明显例如白天在线推理服务并发高夜间批量训练任务资源需求大。如果按峰值固定配置资源浪费惊人。预测性弹性伸缩要求系统能预测未来的负载趋势。通过分析历史监控数据QPS、CPU/内存使用率、查询复杂度结合已知的定时任务如日终报表、模型训练系统可以提前扩容计算节点并在负载低谷时自动缩容。这不仅仅是简单的阈值伸缩而是带有时间序列预测的智能决策。故障自愈则更进一步。当某个节点因硬件问题宕机系统不仅要能快速将副本提升为主本继续服务这是当前副本机制已经实现的还应能自动在健康的服务器上启动新的副本服务并重新均衡集群中的数据分布使系统状态恢复到最优。整个过程应尽可能自动化无需人工干预。这依赖于强大的集群管理能力和元数据的一致性保障。5. 演进方向三开放统一的湖仓架构让数据“联”起来“湖仓一体”Lakehouse已成为行业共识。其核心思想是在低成本、开放格式的数据湖存储如对象存储上的Parquet/ORC文件之上构建数据库级别的管理和性能层。Apache Doris作为高性能MPP分析引擎向湖仓演进是必然选择。5.1 多源异构数据的统一编目与查询AI项目的数据来源五花八门业务MySQL/PostgreSQL、日志系统Kafka、数据湖HDFS/S3、甚至其他数据仓库。数据工程师疲于在各种系统间同步和搬运数据不仅延迟高还容易出错。统一编目是破局的关键。Doris需要成为一个强大的“元数据中枢”不仅能管理其内部表Internal Table的元数据还能无缝对接外部数据源的元数据。例如通过Hive Metastore或AWS Glue直接挂载数据湖上的表形成外部表External Table。对于用户而言他们无需关心数据物理存储在何处通过Doris的统一SQL接口即可查询所有数据。更进一步的是联邦查询能力。一个复杂的AI特征查询可能需要同时关联Doris内部的高速聚合表、数据湖里的历史明细数据、以及另一个在线数据库里的维度信息。Doris的优化器需要能生成一个分布式的执行计划将计算下推到不同的数据源如果支持或高效地将数据拉取到本地进行关联计算。这极大地简化了数据架构避免了不必要的数据移动。5.2 深度拥抱云原生与存算分离云原生和存算分离架构为湖仓一体提供了最佳的工程实践。计算层Doris的FE和BE可以部署在Kubernetes上实现快速的弹性伸缩和故障恢复。存储层则完全使用对象存储如S3、OSS、COS获得近乎无限的容量、极高的持久性和极低的存储成本。这对于AI负载意义重大训练数据存储成本可控PB级的训练样本可以安静地躺在对象存储上无需占用昂贵的本地SSD。计算资源按需使用启动一个大型模型训练任务时可以快速拉起上百个计算节点并发读取湖中的数据任务结束后立即释放资源只为实际计算时间付费。数据共享无障碍一份存储在对象存储中的数据Parquet格式可以被Doris、Spark、TensorFlow等多个引擎直接读取打破了工具链的壁垒。Doris实现存算分离的技术关键在于缓存策略和计算下推。频繁访问的“热数据”需要智能地缓存在计算节点的本地SSD或内存中以保证查询性能。同时要尽可能将过滤、聚合等计算操作下推到存储层减少不必要的数据传输。路线图中提到的对Iceberg、Hudi等开放表格式的更深度支持正是为了更高效地实现这些能力。6. 实战推演构建一个面向AI的实时特征平台理论说了这么多我们来看一个具体的实战场景如何利用演进中的能力构建一个支撑实时推荐AI的实时特征平台。6.1 架构设计假设我们有一个电商推荐场景需要实时计算用户“最近30分钟点击某类商品的次数”作为模型特征。数据源用户行为日志点击、加购、购买通过Kafka实时流入。流处理层使用Flink消费Kafka数据进行简单的清洗和格式化然后直接通过流式写入Doris。这里我们使用Doris的Unique Key模型或Aggregate Key模型并设置适当的Sequence Column来处理乱序数据。特征存储与计算层Doris作为核心特征存储和计算引擎。我们创建两张表user_behavior_real-time存储最近一段时间如7天的明细行为数据用于实时特征计算。此表采用分区按天分桶按user_id哈希设计支持高频写入和点查。user_feature_aggregated存储聚合后的特征值由Doris的异步物化视图或定时任务从明细表中聚合产生如每5分钟更新一次“30分钟滑动窗口”的计数。此表用于承载高并发的特征读取请求。服务层推荐模型发起请求时特征服务优先从user_feature_aggregated表查询预计算的特征。若需要最新的实时特征如最近5分钟则直接查询user_behavior_real-time表进行即时聚合或触发物化视图的刷新。6.2 关键配置与优化点表引擎选择对于实时明细表写入性能至关重要。在Doris中需要合理设置stream_load的参数如max_filter_ratio允许一定的数据错误率和timeout在吞吐量和数据准确性间取得平衡。同时要监控Compaction状态避免积压。索引策略在user_behavior_real-time表的user_id和event_time上创建前缀索引加速按用户和时间范围的扫描。对于user_feature_aggregated表user_id作为主键应使用Bloom Filter索引加速点查。资源隔离通过Doris的资源标签功能将负责实时写入的BE节点与负责特征查询的BE节点进行逻辑隔离避免读写相互干扰保障线上服务的稳定性。缓存利用利用Doris的PageCache和SQL结果缓存对于热门用户或重复查询的特征直接从内存返回结果将延迟降低到亚毫秒级。这个架构融合了流式处理、实时聚合、统一查询和性能优化是应对AI实时特征需求的典型范式。随着Doris在流批一体和自治运维上的能力增强这个平台的稳定性和运维效率还会进一步提升。7. 未来展望与个人思考回顾Apache Doris的2026路线图它清晰地勾勒出了一条从“高性能专用分析数据库”向“智能、实时、统一的AI数据平台”演进的路径。这不仅仅是功能的堆砌更是一种设计哲学的转变从服务于稳定的BI报表到服务于动态、贪婪、不可预测的AI负载。作为一名数据基础设施的从业者我认为未来几年的技术竞争焦点将集中在以下几点“最后一公里”的体验能否为数据科学家提供像使用Python Pandas一样流畅的数据探索体验能否将复杂的性能调优过程完全隐藏让他们专注于算法和业务逻辑工具的易用性将直接决定AI的落地效率。成本与性能的极致平衡在公有云上成本就是性能的一部分。未来的系统必须能更智能地进行资源调度和查询优化在满足SLA的前提下将每一个CPU周期和每一分钱存储都用在刀刃上。例如自动识别冷热数据并分层存储自动选择成本最低的执行计划。生态的融合度没有一个系统能通吃一切。Doris这类核心引擎的价值将越来越体现在其与上下游生态计算引擎如Flink/Spark机器学习平台如TF/PyTorch调度系统如Airflow的集成深度和易用性上。提供开箱即用的连接器、统一的安全认证、一致的数据视图比单纯追求某个基准测试的峰值性能更重要。路线图为我们指明了方向但具体的实现细节和工程挑战依然巨大。例如智能自治的“度”如何把握过于激进的自动优化可能会引入不可预知的风险。再比如在存算分离架构下如何保证复杂查询特别是多表关联的性能能够媲美本地存储这些都是社区和开发者需要持续攻坚的课题。对我个人而言我会特别关注Doris在向量搜索和图计算方面的进展。当系统能原生支持Embedding向量的相似性搜索和高效的图遍历时它才能真正成为支撑下一代多模态AI和复杂关系网络的基石。这条路很长但看到如此具体且雄心勃勃的路线图无疑给所有关注数据基础设施未来的人打了一剂强心针。我们正在建设的不仅是存储和处理数据的工具更是未来智能世界的数字底座。
返回列表