字節(jié)跳動 EB 級 Iceberg 數(shù)據(jù)湖 機器學(xué)習(xí)應(yīng)用、優(yōu)化與數(shù)據(jù)服務(wù)支撐體系
在數(shù)據(jù)驅(qū)動的時代,擁有海量數(shù)據(jù)并進行高效、智能的處理與分析,已成為科技巨頭的核心競爭力。字節(jié)跳動,作為全球領(lǐng)先的內(nèi)容與信息平臺,其龐大的業(yè)務(wù)生態(tài)每日產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn),字節(jié)跳動構(gòu)建并深度應(yīng)用了 EB 級的 Apache Iceberg 數(shù)據(jù)湖架構(gòu),不僅為上層機器學(xué)習(xí)應(yīng)用提供了堅實的數(shù)據(jù)基石,更在數(shù)據(jù)處理效率、存儲成本優(yōu)化及服務(wù)化支撐方面取得了顯著成果。
一、Iceberg 數(shù)據(jù)湖:機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)基石
Apache Iceberg 作為一種開源的高性能表格式,解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)湖(如直接基于 HDFS)在數(shù)據(jù)一致性、 schema 演進、事務(wù)支持及高效查詢上的諸多痛點。字節(jié)跳動將其作為核心數(shù)據(jù)湖表格式,構(gòu)建了覆蓋推薦、廣告、搜索、內(nèi)容安全等核心業(yè)務(wù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座。
對于機器學(xué)習(xí)而言,這一數(shù)據(jù)基石至關(guān)重要:
- 訓(xùn)練數(shù)據(jù)管理:機器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練依賴于高質(zhì)量、大規(guī)模的歷史特征數(shù)據(jù)。Iceberg 的 ACID 事務(wù)保證確保了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的一致性視圖,避免了因數(shù)據(jù)更新而產(chǎn)生的“臟讀”問題。其精細化的分區(qū)策略與隱式分區(qū)功能,使得數(shù)據(jù)工程師和算法工程師能夠高效地定位和讀取特定時間范圍、特定用戶群體或特定內(nèi)容類型的訓(xùn)練樣本。
- 特征工程與存儲:特征倉庫是機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心組件。利用 Iceberg 的 Schema 演進能力,可以安全、靈活地添加、刪除或修改特征列,而無需重寫整個歷史數(shù)據(jù)表,這極大地支持了特征迭代與實驗的敏捷性。Iceberg 對 Parquet、ORC 等高效列式存儲格式的深度支持,使得特征數(shù)據(jù)的讀取能夠“按需取列”,大幅減少了 I/O 開銷,加速了特征抽取流程。
- 線上/線下數(shù)據(jù)一致性:通過 Iceberg 管理的特征表,可以作為線下訓(xùn)練和線上推理共享的唯一數(shù)據(jù)源,確保了特征計算邏輯的一致性,有效規(guī)避了“訓(xùn)練-服務(wù)偏差”,提升了模型上線后的穩(wěn)定性和效果。
二、核心優(yōu)化實踐:性能、成本與效率
面對 EB 級的數(shù)據(jù)規(guī)模,字節(jié)跳動對 Iceberg 數(shù)據(jù)湖進行了一系列深度優(yōu)化:
- 數(shù)據(jù)布局優(yōu)化:
- 智能分區(qū)與排序:結(jié)合業(yè)務(wù)查詢模式(如頻繁按天、按用戶查詢),設(shè)計高效的分區(qū)策略。在數(shù)據(jù)寫入時引入 Z-Order 等多維排序技術(shù),將相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(如同用戶 ID 的行為記錄)在物理上聚集存儲,顯著提升了查詢性能,減少了掃描數(shù)據(jù)量。
- 小文件合并:流式數(shù)據(jù)持續(xù)寫入極易產(chǎn)生海量小文件,嚴重拖累查詢性能。字節(jié)跳動實現(xiàn)了自動化的后臺小文件合并任務(wù),根據(jù)文件大小、數(shù)量等閾值觸發(fā)合并操作,保持數(shù)據(jù)湖的“健康度”。
- 查詢加速與索引:
- 利用 Iceberg 的元數(shù)據(jù)(如 Manifest 文件)進行高效的剪枝,快速跳過不相關(guān)的數(shù)據(jù)分區(qū)和文件。
- 探索并集成布隆過濾器等二級索引,在文件級別進一步過濾無關(guān)數(shù)據(jù)行,為點查和特征回填等高并發(fā)查詢場景提供支持。
- 存儲成本管控:
- 數(shù)據(jù)生命周期管理 (DLM):自動化識別冷、熱、溫數(shù)據(jù),并結(jié)合分層存儲策略(如熱數(shù)據(jù)存于高性能 SSD/內(nèi)存,溫數(shù)據(jù)存于標準 HDD,冷數(shù)據(jù)歸檔至對象存儲)。Iceberg 的表格式抽象使得在不同存儲介質(zhì)間遷移數(shù)據(jù)對上層應(yīng)用透明。
- 數(shù)據(jù)壓縮與編碼優(yōu)化:針對不同類型的特征數(shù)據(jù)(如稀疏向量、枚舉值),采用最合適的壓縮算法和編碼方式,在保證查詢性能的同時最大化節(jié)約存儲空間。
三、數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù):平臺化與自助化
為使業(yè)務(wù)和算法團隊能夠高效、便捷地利用這一龐大的數(shù)據(jù)湖,字節(jié)跳動構(gòu)建了強大的數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù)體系:
- 統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)平臺:提供了從數(shù)據(jù)接入、ETL 開發(fā)、任務(wù)調(diào)度、質(zhì)量監(jiān)控到數(shù)據(jù)目錄(Data Catalog)的一站式服務(wù)。用戶可以通過 SQL 或可視化界面輕松地創(chuàng)建、管理 Iceberg 表,查詢數(shù)據(jù)血緣,并訂閱數(shù)據(jù)質(zhì)量報告。
- 高性能查詢引擎集成:數(shù)據(jù)湖的價值在于被高效查詢。字節(jié)跳動將 Iceberg 與 Presto/Trino、Spark、Flink 以及內(nèi)部自研的查詢引擎深度集成,為不同的計算場景(即席分析、批處理、流批一體)提供統(tǒng)一的入口和最優(yōu)的執(zhí)行性能。
- 機器學(xué)習(xí)特征平臺:基于 Iceberg 數(shù)據(jù)湖,構(gòu)建了特征平臺,提供特征定義、計算、存儲、上線和監(jiān)控的全鏈路能力。算法工程師可以自助完成特征注冊、回溯計算、生成訓(xùn)練樣本集,并將特征表一鍵發(fā)布為線上推理服務(wù)可訪問的存儲視圖。
- 可觀測性與治理:提供了全面的監(jiān)控大盤,涵蓋數(shù)據(jù)湖的存儲量增長、文件分布、查詢熱度、任務(wù)耗時、成本消耗等維度。結(jié)合智能告警,幫助運維和開發(fā)團隊快速發(fā)現(xiàn)和解決問題。通過數(shù)據(jù)治理工具管理元數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全與權(quán)限,確保數(shù)據(jù)湖的合規(guī)、有序運行。
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字節(jié)跳動 EB 級 Iceberg 數(shù)據(jù)湖的實踐表明,一個設(shè)計優(yōu)良、深度優(yōu)化的數(shù)據(jù)湖架構(gòu),是規(guī)模化機器學(xué)習(xí)應(yīng)用取得成功的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。它不僅解決了海量數(shù)據(jù)的存儲與管理問題,更通過性能優(yōu)化與成本管控,以及全面的平臺化服務(wù)支持,將數(shù)據(jù)高效、可靠、經(jīng)濟地轉(zhuǎn)化為機器學(xué)習(xí)模型的生產(chǎn)力,持續(xù)驅(qū)動著字節(jié)跳動各項業(yè)務(wù)的智能進化與創(chuàng)新。隨著實時機器學(xué)習(xí)、大模型訓(xùn)練等場景的深入,對數(shù)據(jù)湖的實時性、吞吐量和跨域協(xié)同能力將提出更高要求,Iceberg 及其生態(tài)的持續(xù)演進值得期待。
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更新時間:2026-05-22 20:55:47