Time series data refers to data recorded over time, often periodically, and can rapidly accumulate into vast quantities. To effectively present, analyse, or conduct research on such data it must be stored in an accessible manner. For convenient storage, database management systems (DBMSs) are employed. There are numerous types of such systems, each with their own advantages and disadvantages, making different trade-offs between desired qualities. In this study we conduct a performance comparison between two contrasting DBMSs for time series data. The first system evaluated is PostgreSQL, a popular relational DBMS, equipped with the time series-specific extension TimescaleDB. The second comparand is MongoDB, one of the most well-known and widely used NoSQL systems, with out-of-the-box time series tailoring. We address the question of which out of these DBMSs is better suited for time series data by comparing their query execution times. This involves setting up two databases populated with sample time series data — in our case, publicly available weather data from the Swedish Meteorological and Hydrological Institute. Subsequently, a set of trial queries designed to mimic real-world use cases are executed against each database, while measuring their runtimes. The benchmark results are compared and analysed query-by-query, to identify relative performance differences. Our study finds considerable variation in the relative performance of the two systems, with PostgreSQL outperforming MongoDB in some queries (by up to more than two orders of magnitude) and MongoDB resulting in faster execution in others (by a factor of over 30 in one case). Based on these findings, we conclude that certain queries, and their corresponding real-world use cases, may be better suited for one of the two DBMSs due to the alignment between query structure and the strengths of that system. We further explore other possible explanations for our results, elaborating on factors impacting the efficiency with which each DBMS can execute the provided queries, and consider potential improvements. / I takt med att mängden data världen över växer exponentiellt, ökar också behovet av effektiva lagringsmetoder. En ofta förekommande typ av data är tidsseriedata, där varje värde är associerat med en tidpunkt. Det kan till exempel vara något som mäts en gång om dagen, en gång i timmen, eller med någon annan periodicitet. Ett exempel på sådan data är klimat- och väderdata. Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut samlar varje minut in mätvärden från tusentals mätstationer runt om i landet, så som lufttemperatur, vindhastighet och nederbördsmängd. Det leder snabbt till oerhört stora datamängder, som måste lagras för att effektivt kunna analyseras, förmedlas vidare, och bevaras för eftervärlden. Sådan lagring sker i databaser. Det finns många olika typer av databaser, där de vanligaste är relationella databaser och så kallande NoSQL-databaser. I den här uppsatsen undersöker vi två olika databashanteringssystem, och deras lämplighet för lagring av tidsseriedata. Specifikt jämför vi prestandan för det relationella databashanteringssystemet PostgreSQL, utökat med tillägget TimescaleDB som optimerar systemet för användande med tidsseriedata, och NoSQL-systemet MongoDB som har inbyggd tidsserieanpassning. Vi utför jämförelsen genom att implementera två databasinstanser, en per komparand, fyllda med SMHI:s väderdata och därefter mäta exekveringstiderna för ett antal utvalda uppgifter som relaterar till behandling av tidsseriedata. Studien konstaterar att inget av systemen genomgående överträffar det andra, utan det varierar beroende på uppgift. Resultaten indikerar att TimescaleDB är bättre på komplexa uppgifter och uppgifter som involverar att plocka ut all data inom ett visst tidsintervall, emedan MongoDB presterar bättre när endast data från en delmängd av mätstationerna efterfrågas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-333993 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Verner-Carlsson, Tove, Lomanto, Valerio |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:403 |
Page generated in 0.0074 seconds