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技术解析

时序数据库 InfluxDB 与 TimescaleDB 对比

InfluxDB 简介

InfluxDB 是一款开源时序数据库,支持纳秒级时间戳和高频数据写入,并集成数据采集工具与可视化工具,广泛应用于物联网、监控系统和实时分析场景。

TimescaleDB 简介

TimescaleDB 是一款由 Timescale 公司(于 2025 年 6 月 17 日更名为“TigerData”)开发的开源时序数据库。该数据库基于 PostgreSQL 扩展,通过额外的 SQL 函数和表结构,专门为大规模时序数据提供了存储优化、性能提升及分析功能支持。

综合对比

InfluxDB

TimescaleDB

官网

https://www.influxdata.com/

https://www.tigerdata.com/

技术文档

https://docs.influxdata.com/

https://docs.tigerdata.com/#TimescaleDB

初始版本时间

2013

2017

是否开源

底层语言

Go、Rust

C

支持操作系统

Linux、Windows、MacOS

Linux、OS X、Windows

支持编程语言

.Net
Clojure
Erlang
Go
Haskell
Java
JavaScript
JavaScript (Node.js)
Lisp
Perl
PHP
Python
R
Ruby
Rust
Scala

.Net
C
C++
Delphi
Java
JavaScript
Perl
PHP
Python
R
Ruby
Scheme
Tcl

语法

InfluxQL(类 SQL 语法)、Flux(脚本语言)

提供完整的 PostgreSQL SQL 语法

是否支持分布式

InfluxDB 功能

1. 写入与存储

  • 写入优化:通过 TSM 引擎优化,每秒可处理数百万数据点,适用于物联网、工业传感器等高频写入场景

  • 压缩存储:采用 TSM 格式实现高效数据压缩,降低存储空间占用。

2. 查询与分析

  • 多语言查询支持:支持 InfluxQL 语法,兼容传统 SQL 习惯,同时提供脚本式语言 Flux,支持复杂分析

  • 查询扩展功能:支持滑动窗口计算、窗口函数等功能,适用于实时指标监控场景

3. 可视化与监控

  • Grafana 集成:原生支持,快速创建仪表盘。

  • 内置 UI:InfluxDB 2.x 提供数据探索和可视化界面

  • 告警功能:通过 Flux 或 API 设置阈值告警

4. 生态集成

  • 开发者友好接口:内置 HTTP API,提供便捷的 SDK 集成方案

  • Telegraf:轻量级数据采集代理

  • Chronograf:官方可视化工具,2.x 中整合到 Web UI

  • Kapacitor:流式处理与告警引擎,2.x 由 Flux 替代

5. 运维管理

  • 数据保留策略:支持自定义数据生命周期策略,自动清理过期数据

  • 权限控制:提供用户分级授权机制,支持数据库访问权限的精细化控制

6. 分布式架构

  • 分布式集群:多节点部署,保障分布式架构高扩展、高可用

  • 数据分片、复制:支持数据分片和复制,保障系统稳定性,提升系统容错

7. 安全和管理

  • 用户管理:支持多用户、多权限管理

  • HTTPS 支持:HTTPS 保障数据传输安全

  • 数据加密:支持数据加密存储和传输

TimescaleDB 功能

1. 时序存储管理

  • 超表(Hypertable):自动按时间维度分区,支持跨维度分区(如设备 ID+时间)

  • 混合行列式存储引擎(Hypercore):行式存储用于存储最新数据,列式存储用于提高分析性能

  • 分布式架构:如果主实例不可用,将自动故障转移到高可用性 (HA) 副本

2. 时序数据写入

  • 写入数据:可以使用 INSERT、UPDATE 和 DELETE 语句在常规表和超表中添加和修改数据

3. 持续聚合引擎

  • 增量刷新机制:基于 Postgres 物化视图的持续聚合,仅计算变更数据而非全量更新

  • 近实时聚合:支持低延迟的聚合数据查询,降低资源消耗

4. 高性能时序处理

  • 时段函数(Time Bucket):提供灵活的时间粒度聚合

  • 超函数(Hyperfunction):旨在高效处理、聚合和分析海量数据,同时保持高性能

5. 全生命周期数据管理

  • 分层存储策略(Tiered Storage):高性能存储层存储最新且最常查询的数据,对象存储层存储很少访问且性能要求较低的数据

  • 数据保留策略(Data Retention):自动清理过期数据,支持与持续聚合联动实现数据降采样

  • 生态支持:支持写入、查询、流处理、可视化、系统管理等维度软件生态集成

6. 无缝兼容性

  • 完整 SQL 支持:100% 兼容 PostgreSQL 生态,支持所有 PG 工具链

InfluxDB 数据建模概念

  • Database: 数据库名,在 InfluxDB 中可以创建多个数据库

  • 时间戳 Time:每条数据记录的时间,也是数据库自动生成的主索引,默认为当前系统的时间戳(纳秒)

  • 字段 Field:包含数据的实际值,可以是各种数据类型,字段在查询时可以进行数学运算

  • 标签 Tag:用于索引和过滤数据

  • Point:表里面的一行数据,由时间戳(timestamp)、标签(tag)、字段(field)和组成

  • Measurement: 存储具有相似特征或属于同一类别的数据点集合,包含了列 Timestamp 时间戳,Field 字段和Tag 标签

  • Field Set:每组 field key 和 field value 的集合

  • Tag Set: 不同的每组 tag key 和 tag value 的集合

  • Retention Policy:定义了数据在数据库中的保存期限。当数据超过了指定的时间限制,它们将自动被删除

  • Series:共同 Retention Policy,Measurement 和 Tag set 的集合

TimescaleDB 数据建模及部分功能概念

  • 超表(Hypertable):基于普通的 PostgreSQL 表创建,可以使用标准 SQL 语法对超表进行插入和查询等操作,并在普通表的基础上超表添加了自动分区、压缩和连续聚合的功能,以更高效地存储和查询时间序列数据。

  • 块(Chunk):Hypertable 按照时间范围分割成的多个连续的数据块,以存储时序数据。

  • 时段(Time Buckets):实现实时分析的核心功能,可以将 Hypertable 中的数据按时间粒度聚合为不同的时段单元。

InfluxDB 数据模型

数据库服务器包含逻辑数据库,逻辑数据库包含表,表包含列。V3 与之前的 InfluxDB 版本相比,在 V2 版本中,用户可以将数据库视为存储桶(bucket),在 V1 版本中,则可以将其视为 db/retention_policy。

表相当于一个测量值(measurement),其列可以是 tag(字符串字典)、int64、float64、uint64、bool 或 string 类型,最后,每个表都有一个时间列,该列的精度为纳秒级时间戳。

在 InfluxDB 3 中,每个表都有一个主键(标签和时间的有序集合),用于存储其数据。所有创建的 Parquet 文件都使用主键进行排序。当创建表时(无论是通过显式调用还是首次将数据写入表),系统都会按照标签到达的顺序将主键设置为标签的主键。这是不可变的。表的标签列定义也是不可变的。

标签应包含唯一的标识信息,例如 sensor_id、building_id 或 trace_id。所有其他数据应保存在字段中。用户将能够为任何列(无论是字段还是标签)添加后 N 个值和不同值查找功能。

TimescaleDB 数据模型

TimescaleDB 的底层数据结构为 Hypertable(超表),是一种逻辑上的时间分区表。每个 Hypertable 可以自动将数据按时间分割成多个块(Chunk),以实现对时序数据的高效管理。

时间分区方面,每个 Hypertable 块都会被分配一个时间范围,并且仅包含该范围内的数据。当运行查询时,TimescaleDB 会识别正确的块并对其运行查询,而无需遍历整个表。默认情况下,每个 Hypertable 块会保存 7 天的数据,用户可以根据自己的需求进行更改。

空间分区方面,TimescaleDB 支持在创建超表时(即表为空时),在非时间列(如位置或设备 UUID)上添加分区维度,并指定分区数量,以适配特定条件查询。随着数据增长,用户也可以调整分区数量以提升查询性能。

InfluxDB 应用场景

  • 监控运维:在企业服务器集群中,InfluxDB 能快速采集 CPU 负载、内存占用等性能指标,记录网络流量变化情况,保存应用程序响应时间等数据。这些数据为管理员和开发人员提供了实时系统状态视图,便于及时发现异常波动,快速定位故障点,提升系统运维效率

  • 实时数据分析:对于海量实时数据的分析处理需求,InfluxDB 支持数据持续高速写入,配合查询机制可快速完成时序数据可视化图表生成、异常数据自动检测、实时阈值报警等操作

  • 日志数据管理:InfluxDB 将日志数据按照时间序列有序存储,尤其适用于分布式系统和微服务架构下海量日志的管理。通过时间维度的有序组织,开发人员能更便捷地回溯、查询和分析日志信息,实现系统运行问题诊断与优化

TimescaleDB 应用场景

  • 能源消耗分析:利用能源消耗数据制定数据驱动型决策。

  • 交通与地理空间数据分析:通过地理空间交通数据优化收益。

  • 比特币区块链分析:基于比特币区块链开展自主研究,挖掘交易、区块、费用与收益之间的关联。

  • 金融交易数据解析:绘制关注股票的交易高低点走势图。

  • 物联网传感器数据分析:生成模拟物联网传感器数据集并执行基础查询。