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股票数据存储

好的,我会帮你查找社区和GitHub上关于本地管理美股分钟线数据的最佳数据库方案,重点考虑Python环境下的高性能scanner和分钟级回测需求。
我会特别关注 Reddit、Quant 社区、GitHub 上那些被推荐用于本地部署的方案(如使用 DuckDB、ClickHouse、Parquet、HDF5 等),以及是否有 scanner 或回测框架已集成这些方案。
我整理好后会马上告诉你。

美股分钟线数据高性能存储方案调研

背景与需求

用户拥有过去20年美国股票的分钟级行情数据,希望在本地搭建一个高性能的数据管理系统,用于股票筛选(scanner)分钟级别回测。主要需求包括:使用Python工具(用户熟悉Pandas),支持高效的数据查询与分析,特别是日线级别的快速筛选以及分钟线级别的历史回测。系统需要支持对大量历史数据的快速筛选、聚合、时间区间查询数据回放等操作。同时,由于在本地部署,偏好嵌入式数据库(无需复杂服务器部署)但以性能优先。在初步调研中,用户关注了多种可能的存储方案(如SQLite、DuckDB、ClickHouse、Parquet文件、HDF5等)。本报告综合Reddit论坛、GitHub项目、量化交易社区(如QuantConnect论坛、Elite Trader、Quantocracy等)中的推荐和经验,整理出适合该场景的高性能数据存储方案列表,并逐一评估其特点。

推荐数据库列表

1. DuckDB

  • 简介:DuckDB是一款新兴的开源嵌入式OLAP数据库,被称为“SQLite在分析领域的对应物”。它采用列式存储和向量化执行,引擎高度优化于分析查询。DuckDB可以直接在本地以进程内库的形式使用,无需服务器部署。其设计目标是快速、可靠、可移植且易用,提供了丰富的SQL支持,适合对大型数据集进行复杂查询分析。

  • 性能表现:DuckDB在单机上针对大数据分析有出色性能表现。相较于传统嵌入式数据库SQLite,DuckDB在分析查询上要快得多。据用户实测反馈,DuckDB对约2亿行的分钟K线数据执行查询“非常快”,能够轻松处理上亿行级别的数据。DuckDB对批量扫描、聚合等操作进行了优化,并对数据进行压缩存储,使得数据库文件体积远小于等量的CSV/SQLite文件。有案例显示,某量化开发者尝试PostgreSQL/TimescaleDB、ClickHouse等后最终选择DuckDB,认为其查询速度“惊人地快”,并且在200百万条记录上表现出色。需要注意的是,DuckDB偏重批量读写场景,对频繁小更新的支持较弱(单写者模型),但对于历史行情这种追加/批量更新为主的数据非常适合。

  • 适用场景:DuckDB非常适合在本地单机上进行大规模数据分析,如扫描全市场日线数据或对单只股票的全历史分钟数据进行回测。在本案例中,DuckDB可用于存储全部分钟线数据,并利用SQL进行筛选和聚合。例如,可以将所有股票的分钟行情存储在一张表,通过SQL按日期聚合筛选出满足条件的股票名单,再提取该股票的分钟线做回测。DuckDB对多表JOIN、窗口函数等也有良好支持,因此如果需要结合财务因子等数据也可以胜任。总之,在需要高吞吐分析查询的场景(OLAP)下,DuckDB是轻量又高效的选择。

  • 嵌入式支持:DuckDB完全支持嵌入式使用。它以单个文件形式存储数据库,运行于进程内,无需独立服务进程。这一特性使部署和使用极为简单:在Python环境中通过DuckDB的Python包即可直接创建或查询DuckDB数据库。DuckDB也支持内存模式运行(直接操作内存表),以及将DuckDB附加查询外部文件(如直接查询CSV/Parquet)。这意味着用户可以方便地将DuckDB嵌入到回测程序中,按需启动和查询,而不需要维护服务器。

  • Python生态支持:DuckDB对Python支持良好,提供了duckdb Python库,可以与Pandas无缝集成。例如,DuckDB可以直接查询Pandas DataFrame或将查询结果转为DataFrame。在社区实践中,有用户利用DuckDB的多源附加能力,将实时更新部分放在SQLite等OLTP库,然后在DuckDB中ATTACH附加查询。DuckDB还直接支持读取Parquet等列式文件,在Python中可以不用先手动加载文件,直接在SQL中SELECT * FROM 'file.parquet'。此外,DuckDB也兼容Apache Arrow,使其能高效地与PyArrow、Polars等数据工具协同。Python用户熟悉的Pandas亦可通过DuckDB进行加速:DuckDB提供类似df.to_duckdb()的接口,将DataFrame高效存入其引擎中处理。

  • 社区评价与案例:DuckDB近年在数据工程和量化社区中口碑极佳,被誉为“分析型SQLite”。Reddit上许多讨论推荐在本地分析场景使用DuckDB。例如,有人分享“我们将SQLite换成DuckDB后查询快了5倍,存储空间节省了80%”。在算法交易领域,用户反馈DuckDB能够在单机上处理数亿条分钟数据且查询延迟低,在速度上“完全碾压”传统关系型数据库。也有开发者利用DuckDB构建自己的回测数据库,将20年分钟数据存入单一DuckDB文件中,借助其压缩和向量化查询实现了快速回测。这些实战经验表明,DuckDB在历史行情数据存储/回测方面已经有成功应用。社区对DuckDB的少数抱怨主要在于其并发写入限制(单进程写),但对于离线分析来说影响不大。

  • 相关GitHub项目:DuckDB项目非常活跃(GitHub地址:duckdb/duckdb)。截至2025年已获得超过3万颗星,社区贡献频繁。该仓库由DuckDB Labs主导开发,保持每周更新频率,持续引入新特性(如DuckDB-Wasm、DuckDB Cloud等)。DuckDB的Python封装也在其主库中维护,确保与核心引擎同步升级。其开源许可为MIT,用户可以安心将其嵌入自己的项目中。总的来说,DuckDB在维护活跃度社区支持方面都处于第一梯队,在GitHub上有详细的文档和大量使用案例分享。

2. ClickHouse

  • 简介:ClickHouse是一款由Yandex开源的分布式列式数据库,以超高性能著称。它采用列式存储、压缩和向量化计算,并针对OLAP场景做了极致优化。ClickHouse最初为大规模集群查询设计,但在单机上同样表现优异,被誉为“性能怪兽”。和DuckDB不同,ClickHouse通常以服务模式运行(需要启动服务器进程),但也提供轻量的本地执行工具(clickhouse-local)。在需要处理十亿级别数据的场景下,ClickHouse是非常有竞争力的选择。

  • 性能表现:性能是ClickHouse最大的卖点。它针对大数据量的聚合查询可以充分利用多核并行和向量化执行,在同等硬件上往往比传统数据库快一个数量级。社区经验表明,ClickHouse可在单台普通PC上实现对上亿乃至数十亿行数据的毫秒级聚合查询。正如某量化博客所言:“有开源界的王者ClickHouse在前,没有必要去考虑那些青铜(指性能较弱的方案)”。对于本案例,20年×多股票×分钟线的数据量可能相当庞大,ClickHouse能够线性扩展到该规模,并在过滤、分组计算日线指标时保持高速。其SIMD指令优化列压缩使得IO和计算效率极高。在一些对比测试中,ClickHouse处理海量数据的速度远超传统关系型数据库和通用时序数据库。例如,有报告称处理十亿条记录的任务,ClickHouse仅用约30分钟完成,而某些友商需要数倍时间。

  • 适用场景:ClickHouse适用于海量数据的复杂分析。具体到量化领域,它可以用来存储全市场多年的分钟/秒级行情,并支持在SQL查询中高效完成例如“按股票按日聚合成交量”“选出最近N日满足特定条件的股票”等筛选任务。其优势在于对大表的全表扫描和聚合非常快,适合构建统一的大表(例如一张包含{时间戳, 股票, 开高收低量}的事实表)。ClickHouse支持按照日期或符号分区数据,优化时间范围查询;同时对排序键上的范围过滤有索引加速(比如主键Bloom过滤等)。因此,用ClickHouse可以实现对特定日期范围或特定股票子集的快速子秒级查询。如果需要多用户并发查询或部署在服务器环境下,ClickHouse也提供分布式集群能力。不过,由于ClickHouse更偏底层,需要用户对表设计和分区策略进行一定规划,以发挥最佳性能。

  • 嵌入式支持:严格来说,ClickHouse并非嵌入式数据库——它需要作为一个独立服务器运行。不过在本地使用并不复杂,可以在用户电脑上安装并以单机服务模式运行。也有clickhouse-local可执行程序允许直接对本地文件执行SQL查询,但这更适合一次性任务。对于持续的scanner/backtest系统,推荐运行一个本地ClickHouse服务器进程,通过其提供的客户端或HTTP接口执行查询。虽然没有SQLite/DuckDB那样嵌入Python进程,但ClickHouse的部署也比较轻量:一个可执行文件即可运行,数据存储在本地文件夹中。换句话说,如果性能要求极高,接受一个常驻服务进程,ClickHouse的部署复杂度仍在可接受范围。

  • Python生态支持:Python可以通过多种途径使用ClickHouse。常用的是官方提供的JDBC/ODBC接口或第三方驱动库(如clickhouse-driverclickhouse-connect等)来在Python中执行SQL并取回结果为DataFrame。Pandas可以通过read_sql直接读取ClickHouse查询结果。社区也有诸如infusion之类的ORM工具简化操作。不过与DuckDB等相比,ClickHouse缺乏对Pandas的原生融合,需要通过SQL字符串或ORM来交互。对于批量数据加载,ClickHouse提供了高性能的批量插入接口,可一次插入百万行以上数据。总体而言,Python可以顺畅地将ClickHouse作为后端,加上一些封装就能实现类似“按需查询分钟数据并回测”的工作流。需要注意的是,ClickHouse的SQL略有自己风格(类SQL,但有少许函数语法差异),Python用户可能需要熟悉ClickHouse的语法和函数库。

  • 社区评价与使用案例:在量化交易社区中,使用ClickHouse存储行情数据的案例不少。很多人认可其无与伦比的查询速度。例如,Reddit上一位用户提到ClickHouse作为列式OLAP数据库“非常快”,但也分享了使用感受:ClickHouse的SQL与标准SQL略有不同,而且对数据更新和删除操作支持有限,需要权衡使用场景。另一篇中文量化博客详细记录了用ClickHouse存储上百亿条行情数据的方案,强调了正确设计分区和排序键以发挥性能。社区总体评价是:ClickHouse适合对超大规模数据进行极限提速,只要数据主要追加、不频繁修改,它将非常稳定高效。不过,由于ClickHouse偏低层,有用户表示在实际应用中遇到“一些小麻烦”和学习曲线,如特殊的SQL函数、管理MergeTree引擎碎片等,需要一定经验。

  • 相关GitHub项目:ClickHouse源代码在GitHub的ClickHouse/ClickHouse仓库中,由ClickHouse社区和Yandex团队维护。项目非常活跃,迭代迅速,GitHub上已超过4万星标,彰显其流行度。作为一个大型C++项目,ClickHouse版本更新频繁(一般每月都有新版本发布),带来性能改进和新功能。对于个人用户,官方也提供Docker镜像、OneClick安装脚本等资源来简化部署。总之,ClickHouse在开源社区有庞大支持,其生态(可视化工具ClickHouse Altinity、各种client驱动等)也相当完善,适合希望以工业级方案管理数据的用户。

3. QuestDB

  • 简介:QuestDB是一款专门面向时间序列数据的高性能开源数据库。它采用Java实现,但底层针对时序数据访问做了深度优化,包括列式存储、时间分区以及高效的查询执行。QuestDB宣传自己是“为交易场景而生”的时序数据库,在金融行情等应用中表现优异。它支持标准SQL扩展了时序函数,开发者可以用类PostgreSQL的语法进行查询。QuestDB可以看作是开源世界对标商业KDB+的一种方案,在社区中获得越来越多关注。

  • 性能表现:QuestDB的性能体现在两个方面:超高吞吐的写入低延迟的查询。据官方介绍,QuestDB在小型服务器上即可实现每秒数百万行的插入速率,同时能够在插入的同时进行实时查询,且查询可以达到毫秒级延迟。在Reddit和StackExchange上,有用户指出他们的QuestDB库中存储了2亿条分钟K线记录,查询“非常快”,没有性能瓶颈(这一数字在QuestDB中不算大的量)。一位QuestDB开发者提到,在小型机器上每秒可摄取数十万条记录且同时查询实时图表,性能十分出色。QuestDB通过按时间分区数据文件,确保查询特定时间范围的数据时只扫描必要的分区,提高IO效率。此外,其SQL支持特殊的LATEST BY语句、窗口分析等,非常适合处理行情序列最新值、窗口聚合等典型操作。总体而言,对于高频更新和查询并发的场景(如实盘行情存储),QuestDB的性能优势明显;在离线历史数据查询上,它的列式引擎同样提供了与ClickHouse同级别的高速。

  • 适用场景:QuestDB专为时间序列金融数据设计,非常契合本案例需求。具体来说,可将每只股票的分钟线数据写入QuestDB的表中,以时间戳作为主键(QuestDB对时间列建有排序索引),这样按股票筛选分钟数据或按日期范围查询都会非常快。QuestDB支持创建物化视图(materialized view)来自动维护聚合,如可以维护日线级别OHLC以加速日线扫描。对于股票筛选(scanner)操作,可以使用QuestDB的SQL聚合函数或时间桶函数来快速计算每天每支股票的指标,再用标准WHERE条件筛选。QuestDB还支持数据过期(TTL),可以设置自动清理早于某日期的旧数据,以控制存储规模(如果需要的话)。总之,QuestDB在需要持续摄入并查询最新行情以及大批量历史查询并重的应用中表现理想。如果用户未来有实时数据叠加历史数据的需求,QuestDB也能很好地胜任。

  • 嵌入式支持:QuestDB不是嵌入式数据库,需要运行一个服务。不过,它的部署并不复杂:官方提供跨平台的可执行包,启动QuestDB服务器后即可通过HTTP或Postgres风格的TCP接口与之交互。本地使用时,可以将QuestDB当作一个后台服务,Python程序通过客户端连接进行查询。需要Java运行环境,但对于最终用户而言,只是启动一个进程的区别。QuestDB的数据存储在本地文件夹下(列式文件),不依赖外部系统,这对于本地部署和嵌入式场景来说已经足够轻量。换言之,虽然不是库嵌入Python,但QuestDB也可以视为“自管型”,无需额外依赖(例如不需要像Timescale那样安装PostgreSQL整体)。

  • Python生态支持:Python可以使用官方的QuestDB Python客户端pyquestdb)或通过SQLAlchemy方言来访问QuestDB。QuestDB的HTTP查询接口也允许使用REST调用返回JSON/CSV数据,再用Pandas读取。由于QuestDB的SQL语法与PostgreSQL类似,Python数据栈用户上手比较容易。一个常见模式是通过Pandas的to_csv/COPY命令批量导入历史数据至QuestDB,然后使用SQL获取结果集为DataFrame。QuestDB也在不断完善Python工具,例如本地可以使用QuestDB + Jupyter结合进行数据分析。在可视化上,QuestDB提供Grafana插件等,也可以结合Plotly在Python中实时绘图。整体来看,Python对QuestDB的支持还算友好,但相比DuckDB等嵌入式库,使用上稍有“远程数据库”性质,需要显式连接和查询语句。

  • 社区评价与使用案例:社区普遍认为QuestDB是当前开源世界速度非常快的时序数据库之一,尤其在金融领域有不少尝试者。在r/algotrading板块,有人直接建议“如果对性能有要求,就选QuestDB”。另一位Reddit用户也提到自己将分钟数据一部分存储在DuckDB,一部分存储在QuestDB,两者组合使用。这表明QuestDB在分笔/分钟数据上有实战价值。一些交易平台开发者报告,用QuestDB储存美股交易数据并驱动网页实时行情图,能够在高更新频率下保持查询毫秒级响应。StackExchange上的回答(由QuestDB团队成员提供)也专门针对金融数据场景推荐了QuestDB,强调其针对性优化和在小型服务器上的卓越表现。总体评价是:QuestDB达到了商业方案(kdb+/OneTick)的一部分性能水准,同时保持开源易用,对于个人量化研究非常难得。缺点方面,个别用户提及QuestDB作为新兴项目,生态相对ClickHouse等要小一些,但核心功能已经很健全。

  • 相关GitHub项目:QuestDB的源代码托管在GitHub的questdb/questdb仓库。项目采用Apache 2.0协议开源,近几年发展迅速,目前GitHub上约有14K星标。维护团队积极发布版本更新,最近版本加入了Postgres协议支持、窗口函数等特性,显示出对社区需求的响应。QuestDB在GitHub上有详细的文档和教程(包括如何在Docker、本地不同平台上部署等)。另外,其Python客户端、Grafana插件等也在各自仓库维护。鉴于QuestDB背后有创业公司支持,项目的长期维护性能改进值得信赖。如果对稳定性要求高,QuestDB也有企业版选择,但在个人/开发环境下开源版已经提供完整功能集。

4. ArcticDB

  • 简介:ArcticDB是由对冲基金Man Group开发并开源的高性能数据框架,专为量化金融场景设计。它被称为“面向Python数据科学生态的DataFrame数据库”,是早期Arctic(基于MongoDB的时间序列库)的全新继任者。ArcticDB的核心思想是将海量时间序列数据以DataFrame形式存储和操作,提供快速的读取、写入以及版本控制等功能。它强调嵌入式、无服务器(serverless),无需独立数据库进程,而是作为Python库直接对接底层存储(本地文件或对象存储)。

  • 性能表现:针对金融行情数据的典型操作,ArcticDB表现出色。Man Group的测试显示,对于超过10年的分钟数据(接近百万级别行数的DataFrame),ArcticDB在局部更新和局部读取方面远胜于传统格式。由于ArcticDB底层采用分块存储和索引,读取小时间段的子集时无需扫描整个数据集,因而不论数据规模有多大,局部查询耗时近乎恒定。实际测评中,当数据量超过10年规模时,ArcticDB对全量读取和写入速度与PyTables(HDF5)相当,但在需要更新部分数据或读取短周期数据时明显更快。此外,ArcticDB可以利用对象存储(如S3)扩展容量并充分利用网络带宽;测试表明,在网络场景下ArcticDB+S3的表现优于本地文件方案。一篇对比分析甚至称ArcticDB在更新和局部查询上“把竞争对手远远甩在身后”。还有实验用模拟金融数据对比了ArcticDB、HDF5、Feather、Parquet的速度,结果ArcticDB综合表现领先(尤其在写入和局部读取上)。总体来说,ArcticDB的性能优势集中在海量数据的增量更新以及按日期区间提取这两类操作,非常契合回测迭代中频繁追加新数据和选取片段数据的需求。

  • 适用场景:ArcticDB几乎就是为量化回测和数据管理量身打造的。它的典型用法是以“符号(symbol)”为基本单位,每个符号可以存储对应资产的所有历史时间序列(类似将每只股票的分钟线数据作为一个独立数据集存入)。这样做的好处是符号之间相互独立,读取某股票不会干扰或加载其他股票数据,扩展性好。对于本案例,用户可以使用ArcticDB将每支股票的分钟线DataFrame写入一个库中,ArcticDB内部自动对数据分块、索引,实现快速按日期读取子区间。Scanner(日线筛选)需求可以通过在分钟数据上预先计算日线指标并存储,或者利用ArcticDB的查询构建器对DataFrame直接做聚合筛选。ArcticDB提供类似SQL的查询构造,但操作对象是DataFrame列,比如可以构造查询“过滤某日期范围内的记录再按天聚合”的逻辑,然后一次性从库中取出结果。这意味着,即使不用传统SQL,ArcticDB也能完成日线级筛选和分钟级取数的组合操作。此外,ArcticDB还支持版本化存储,每次写入可以选择创建新版本,这对回测再现和数据回滚很有帮助。在需要高可靠性的情形下,ArcticDB也允许将数据存储在远端对象存储(S3、Azure Blob等)或嵌入式LMDB文件中。总之,ArcticDB适用于构建本地量化数据池,支持大量资产的历史数据管理以及灵活的读取查询,在满足性能的同时提供了方便的Python接口。

  • 嵌入式支持:ArcticDB本身就是嵌入式方案。它以Python库形式提供,直接读写底层存储而不需要独立服务进程。默认情况下,可以使用本地文件系统(通过LMDB引擎)来持久化数据,也可以连接云端对象存储。如果在本地单机使用,将ArcticDB指向LMDB文件路径即可开始读写。这一模式和传统嵌入式数据库类似,但ArcticDB对多进程并发有一些限制:官方建议不要在多个进程同时直接读写同一个本地Arctic库(会有锁冲突)。单进程使用或采用远端对象存储则没有问题。因此,对于单一回测进程或交互环境,ArcticDB完全可以作为嵌入式数据库使用,并享受无服务器部署的便利。

  • Python生态支持:ArcticDB由Man Group面向Python量化开发推出,因此在Python生态下有一流的支持。它与Pandas紧密结合:数据的写入和读取以Pandas DataFrame为基本单位,这对于熟悉Pandas的用户来说非常自然。通过arcticdb库,用户可以很容易地:创建库->写入Pandas DataFrame->按需读取为DataFrame。ArcticDB的QueryBuilder提供类似Pandas链式操作的查询接口,可在读取时对数据进行过滤、聚合、分组等变换。这使得很多原本需要先取出DataFrame再用Pandas处理的步骤,现在直接在ArcticDB内部完成,减少内存开销和等待。对于多版本管理,ArcticDB也有Python API管理snapshots。值得一提的是,ArcticDB支持将数据存储在分区文件中(例如每日一个块),从而可能和PyArrow、Dask等并行工具结合,但大部分情况下ArcticDB已经自行管理好了分块和索引。社区还提供了一些ArcticDB的教程和示例,如如何将数百万行的数据快速写入并秒级读出。总而言之,如果用户主要使用Python进行回测分析,那么ArcticDB几乎可以无缝融入工作流:像使用本地DataFrame一样使用它的库,且获得远超普通文件存储的性能。

  • 社区评价与使用案例:ArcticDB虽然推出时间不长(2023年开源),但在量化圈引起了极大兴趣。Reddit上就有讨论称“ArcticDB正是为此类场景打造的工具”。不少人关注它因为Man AHL的背景,认为其实战检验充分。近期有博客对ArcticDB进行速度测试,结论是ArcticDB对金融数据的存取“非常有竞争力”,足以媲美甚至超过传统HDF5和新兴列式格式,在部分操作上可媲美专业数据库KDB+。例如有文章展示,用ArcticDB可以高效存储20年历史、40万支证券的数据并做到亚秒级检索(这证明其可扩展性和查询速度)。社区评价ArcticDB最大的优点是深度贴合Python量化需求,使用门槛低,性能却很突出。不过也有人提到ArcticDB目前“免费用于开发,商业部署需许可”(Man Group采用了source-available许可模型),因此在完全自由使用上稍有限制。但对个人研究而言,开源版本已够用。整体来看,ArcticDB正在被越来越多个人量化开发者尝试,用于替换繁琐的HDF5手动管理或缓慢的CSV存储,其未来前景被社区普遍看好。

  • 相关GitHub项目:ArcticDB开源仓库位于man-group/ArcticDB。该项目自2023年3月开放代码以来保持活跃开发,GitHub上约有近2000星标,持续增长中。仓库中提供了详尽的Wiki和FAQ,帮助新用户上手。维护方Man Group与开源社区合作,例如2023年Bloomberg也加入共建。当前ArcticDB版本已经相当成熟,支持多种存储后端、提供丰富API。对于用户关心的维护度,ArcticDB有对冲基金的实际需求驱动,再加上社区反馈,相信会长期维护和优化下去。GitHub上的issue亦表明开发团队非常乐于回应问题。因此,在考虑将ArcticDB纳入系统时,可以放心其持续维护性企业级质量

5. Parquet 列式文件

  • 简介:Apache Parquet是一种开放的列式存储文件格式,被广泛用于大数据领域。它不是传统意义的“数据库”,而是一种高效的列式文件,支持嵌入式压缩和分块索引,非常适合存储结构化表格数据。由于Parquet文件可以由多种分析引擎读取(Spark, Pandas, DuckDB等),因此在数据分析社区有“数据湖格式”之称。对于量化历史数据,Parquet也是常用的存储方案之一,可以看作是无需运行数据库服务的一种“文件型数据库”替代方案。

  • 性能表现:Parquet文件的性能取决于使用方式。如果只是当作文件顺序读取,Parquet通过压缩减少IO,同等数据量下加载往往快于CSV等格式。但其真正威力在于按需读取:因为采用列存储,读取少数列时只需扫描对应列数据,大幅节省时间和内存;再者,Parquet文件可以按某字段(如日期)分块存储并附带min-max索引,使得查询特定范围的数据时跳过不相关块。社区经验显示,在多线程或分布式环境下并行读取分区化的Parquet,可达到每秒GB级的吞吐——例如在AWS云上多线程读Parquet可以跑满网络带宽。在本地SSD上,若将数据按天拆分为Parquet文件并使用Python多线程同时读取多个文件,也能极大加速IO。Reddit上有量化用户分享他们的实践:“tick数据按天-按交易标的存为Parquet+zstd压缩,压缩率高且读取速度极快”。对于分钟数据,也有人采用Parquet存储并配合DuckDB/Polars进行查询,报告良好的性能。当然,需要注意Parquet在Python单线程下读取大文件多次时,曾有内存释放问题导致性能下降(在高频反复读写的测试中发现),不过对于典型用法影响不大。总的来说,Parquet提供了优异的压缩比灵活的IO模式,在读写模式优化得当时,其性能可以接近甚至超过某些数据库。特别是在一次读写大量数据的场景下,Parquet的批处理效率很高。

  • 适用场景:Parquet非常适合用来存储冷数据或归档数据,然后通过分析工具查询。对于20年的分钟行情,如果选择Parquet方案,典型做法是将数据分区存储:例如以股票为单位,每只股票一个Parquet文件(内部按时间排序),或者以日期为单位,每日一个文件包含所有股票数据,甚至更细粒度如每股票每日一个文件(这取决于查询模式)。前者有利于按股票回测,后者有利于按日期进行市场截面扫描。很多量化工程师倾向于每支股票一个Parquet文件,便于按需加载。筛选日线级别信号时,可以先有一个单独的日线级Parquet存储或者快速从分钟Parquet中提取聚合值。由于DuckDB可以直接查询Parquet文件,完全可以用DuckDB+Parquet组合:把分钟数据按符号拆成多个Parquet文件,日线scanner用DuckDB在这些文件上执行SQL筛选,不用真正运行数据库服务,却能利用DuckDB的查询优化。Polars等DataFrame库也支持直接扫描分区Parquet,实现流式处理超大数据而不一次读入全部。需要指出,Parquet更适合追加读(append)和批量读,不擅长随机更新单条记录(因为需要重写文件)。因此Parquet方案理想用在历史数据静态存储、新数据批量追加,每日更新可以通过写新文件或合并文件的方式完成。对于本地回测,这一方案管理稍繁琐但胜在无需运行数据库且压缩高效。

  • 嵌入式支持:Parquet本身是文件格式,没有运行实例的概念,因而天然“嵌入式”。通过PyArrow或fastparquet库,Python可以直接读写Parquet文件,就像读取本地文件一样。而DuckDB、Spark、Dask等引擎也可以嵌入Python进程直接操作Parquet。因此,从部署角度看,Parquet非常轻量,无需任何服务器,只要保证文件存取通畅即可。如果数据体量很大,也可以将Parquet文件放在网络盘或云对象存储,然后通过对应接口读取,仍然不需要运行数据库服务进程(这也是所谓“数据湖”的概念)。对于想要最大程度简化系统复杂度的用户,Parquet是一种零管理的选择:数据就是文件,拷贝、备份也直观简单。

  • Python生态支持:Python对Parquet有成熟的支持。Pandas可以使用pd.read_parquetdf.to_parquet直接进行读写(内部调用PyArrow或fastparquet)。PyArrow库提供更底层的Parquet API,可针对大文件分块读,或将Parquet映射为Arrow Table进行高效处理。新兴的Polars库对Parquet也有极佳的读性能,常被推荐用于快速读大文件。结合上述分析引擎,可以方便地用Python代码实现筛选和回测逻辑。例如,用PyArrow.dataset将多个Parquet文件视为一个整体,然后使用表达式过滤出满足日线条件的股票列表,再针对对应文件读取分钟数据进行回测。这种方式可以避免加载所有数据进内存。值得一提的是,DuckDB的Python API可以把一个目录下的Parquet文件当作表查询,也就是DuckDB作为“查询加速器”,实际存储仍是Parquet文件。很多Python数据工程师开始采用DuckDB+Parquet的组合来代替传统数据库。因此,Python用户完全可以利用现有工具对Parquet实现接近数据库的便利和速度。

  • 社区评价与使用案例:在量化社区中,以Parquet为代表的列式文件方案也广受好评,因为其简单、高压缩比且速度尚可。Reddit r/quant板块的讨论中,就有用户表示“我将tick数据以每日/每标的的Parquet文件+zstd压缩存储,读取速度非常快”。对于分钟数据,他们同样使用DuckDB和QuestDB辅助查询,可见Parquet通常作为底层存储,而由上层引擎提供查询性能。在另一场关于数据存储的讨论中,有人提到使用Snappy压缩的Parquet放在S3上,多机并行读性能可达每秒多GB,足以满足高频回测的数据加载需求。当然,也有声音指出Parquet在某些Python场景下有内存占用高的问题(例如连续多次读取大文件会导致内存碎片),并非完美无缺。总体评价是:Parquet是非常实用的历史数据存储格式,尤其适合“一次写入,多次读取”的场景。对于个人量化研究,如果用户能妥善组织文件和使用工具查询,Parquet完全可以胜任需求,且带来最低的运维开销。许多开源量化项目(如Zipline的数据Bundle、Quantopian早期数据)也曾采用HDF5/Parquet这类文件格式进行数据管理,其足以证明在小型系统中文件方案的可行性。

  • 相关GitHub项目:Parquet格式由Apache维护,核心代码在apache/arrow项目中(Arrow包含Parquet实现)。尽管文件格式本身没有“维护”可言,但Apache Arrow项目非常活跃,持续优化Parquet读写性能。在Python领域,PyArrow是主要接口,GitHub上问题讨论和版本更新也很频繁。很多周边工具也支持Parquet,如pandaspolarsfastparquet等,各有各的GitHub仓库。对于用户而言,如果采用Parquet方案,关键在于选择一个高质量的读写库。PyArrow在GitHub上的活跃度和星标都很高(Arrow项目约1万+星),Polars项目近期发展迅猛(4k+星),都是值得关注的。无论使用何种库,Parquet作为开放标准有广泛支持,不会存在被废弃的风险。从长远看,这是一种稳定且被大厂支持的技术路线。

6. HDF5 (PyTables)

  • 简介:HDF5(Hierarchical Data Format)是一种面向科学计算的数据存储格式,可存储分组和表格形式的大规模数据。Pandas通过PyTables库对HDF5提供了方便的读写支持(to_hdf/read_hdf),允许将DataFrame以二进制格式保存在文件中。HDF5实际上是传统方案,但多年来在量化领域被广泛使用,因为它在单机磁盘上读写性能优异,曾是事实标准的本地时序数据存储方式之一。许多早期量化平台(如Zipline回测框架)使用HDF5或变种(如bcolz)来保存日线/分钟数据。

  • 性能表现:HDF5基于二进制存储和按列压缩,在读写整块数据时速度极快。实际上,单线程情况下,HDF5常被视为基准:有测试显示对同样的数据进行存取,HDF5往往比Parquet更快,并且文件更小。在Ryan Sheftel对10年分钟数据的测试中,HDF5对整段数据的写入和读取性能和ArcticDB不相上下,当数据量较小时(<10年),HDF5甚至略胜一筹。这说明如果我们的数据规模不算极端,HDF5完全可以胜任高效IO。此外,PyTables支持在数据列上创建索引,利用B-Tree来加速按值过滤查询,这意味着可以在HDF5表上按日期或者股票代码做查询而不必全表扫描。不过需要指出,HDF5在设计上并非针对并发或实时流式写入:它适合批量地写,批量地读。对于分钟级行情,每天追加数据或定期更新数据在HDF5中是可行的(附加写入),但如果需要随机更新局部,将需要重写块或者维护多个文件。社区用户提到HDF5相较于Parquet的另一个优势是占用空间小读写速度快。因此,如果不考虑更复杂的部分查询优化,HDF5可以说依然是单机最快的存储格式之一。缺点方面,HDF5文件在长期多次写入后可能出现文件膨胀或者碎片,需要定期重组。另外HDF5对多线程支持不佳,同一时间只能有一个写进程(PyTables通过文件锁控制)。但对于单进程的回测,这通常不是问题。

  • 适用场景:HDF5/PyTables适用于本地单用户的历史数据仓库。如果用户倾向于使用Pandas进行操作,HDF5可以顺滑地融入。例如,可以将每个股票的分钟DataFrame存成一个HDF5文件(或者在一个大H5文件里用key区分),日线数据也存成一个文件,需要时用pandas.read_hdf取出。由于HDF5允许按条件检索(where参数),理论上可以做一些简单筛选,不过大部分情况下,人们会直接把数据读入后用Pandas过滤。HDF5也支持把数据分块存储(chunks),以优化局部访问,这和Parquet的理念类似,只是由用户自行定义chunk大小。对于本案例,完全可以采用“股票->HDF5”的方式:每日更新时在每个股票文件末尾append新数据。Scanner筛选可以通过预计算指标存在某处,或每次从HDF批量读出近期数据做筛选。HDF的读取速度足以支撑这种方式。如果要扫描全市场某日数据,可以考虑按日期组织HDF5,但那样文件数量会很多,不如按股票存储直观。在需要快速顺序读写完整时间序列的情况下(比如加载整只股票全部分钟线进行回测),HDF5提供了接近内存操作的速度,是其一大优点。

  • 嵌入式支持:HDF5是文件格式,自然是嵌入式的。使用PyTables(pytables库)在Python中操作HDF文件,不需要任何外部服务。HDF5文件可以存储在本地硬盘或网络盘,都不影响使用。因为是本地文件操作,所以部署非常简单:安装好相应Python库即可开始读写。需要注意,如果并行运行多个进程访问同一个HDF5文件,会有锁等待,需要小心避免。例如不要同时启动两次回测都写入同一个HDF文件。不过,一个折中方案是每个数据文件只在一个进程中使用,或者采用读写分离(比如一个进程写,多进程只读是可以的)。总的说来,在嵌入式这一点上,HDF5和Parquet类似,都是零额外依赖,直接使用文件系统,非常方便。

  • Python生态支持:Pandas对HDF5的支持由来已久,HDFStore接口在老版本Pandas中很常用。使用df.to_hdf('file.h5', key='SPY', mode='a')就能将数据Frame追加保存到HDF5文件中。PyTables底层也允许更多高级操作,比如压缩级别设置、索引、查询等。对于超大数据集,用户可以使用PyTables提供的迭代器分块读取,避免一次载入过多。与Parquet相比,HDF5目前主要用于Python/C环境(大数据框架更青睐Parquet),但在Python社区依旧有大量用例。值得一提的是,某些Quant研究平台把HDF5作为后端,同时封装接口供查询。例如zipline早期的数据Bundle,使用bcolz(列式压缩的另一种HDF5变体)存储数据,然后通过API按需取窗口数据。这启发我们也可以构建类似层,在HDF5之上写Python代码实现所需查询功能(虽然工作量不小,但简单筛选聚合还是能做的)。另外,HDF5文件也可以被NumPy直接映射,这对非常大的矩阵操作有用。总而言之,Python用户若熟悉Pandas,那么HDF5几乎是“开箱即用”的:学门槛低且文档范例丰富。

  • 社区评价与使用案例:虽然新技术层出,但HDF5在量化圈仍有自己的位置。不少个人研究者和小团队依然使用HDF5保存多年行情数据,因为它可靠且性能高。有Reddit用户在对比各存储格式时指出:“单线程情况下,HDF5速度和空间效率都是最好的”。Ryan Sheftel的测试也证明,当数据不算特别大时,HDF是非常好的选择。一些负面反馈主要集中在:HDF5在多次append后文件变大,以及跨平台兼容(不同机器的HDF5库版本差异)的问题。但这些在单机场景是可控的。另外,正因为HDF5历史悠久,社区非常了解它的限制:大家都清楚它不适合高并发、多用户场景,也无法像数据库那样复杂查询,但都认可其“简单粗暴但好用”的特性。在Quantopian社区的讨论中,有用户提到“对于个人项目,直接用HDF5或pickle文件存数据,省事高效”(当然pickle不如HDF安全)。因此HDF5往往被视为起步方案:当数据量和需求较简单时,它免去了很多麻烦。综合来看,社区对HDF5的评价是稳健、快速,但功能相对有限。如果本地回测项目追求极简且数据量中等,HDF5值得考虑;若日后需求增加,也可以平滑迁移到更复杂的数据库。

  • 相关GitHub项目:HDF5本身由The HDF Group维护,属于跨语言的底层库。针对Python,PyTables(PyTables/PyTables仓库)是主要项目,近年来维护正常但新特性不多,因为HDF5格式相对固定。Pandas对HDF5的支持则内置于其代码库,维护随着Pandas更新而更新。考虑到HDF5的大量积累,各种语言都有成熟实现,因此在生态上非常完备。用户不用担心HDF5突然停止支持的问题。不过,未来的发展趋势中,Arrow/Parquet等更新格式在大数据场景更受青睐,一些场合HDF5可能被替代。但在学术科研和金融等领域,HDF5作为事实标准仍将长期存在。在GitHub上,PyTables有1k+星,issues主要是使用咨询,可见其稳定性较高。总之,HDF5/PyTables是成熟度最高的方案之一,适合追求稳妥和认可传统方案的用户。

7. SQLite

  • 简介:SQLite是最常见的嵌入式关系型数据库,以其小巧稳定著称。它以单文件方式存储全部数据,实现了大部分SQL-92标准。尽管SQLite主要用于OLTP(事务型)场景,但因为其易用性,也有人尝试用它存储行情数据。相比于上述列式方案,SQLite采用行存储,对逐行插入和点查询很有利,但在扫描和聚合大量数据时往往不及列式方案效率高。因此,它并非专门为时间序列优化的工具。

  • 性能表现:在较小数据量下,SQLite的性能尚可,甚至可能快于部分大数据库(因为少了通信开销)。但是面对几十GB的历史行情数据,SQLite读写性能会逐渐乏力。一方面,没有压缩导致文件体积大、IO压力大;另一方面,行式存储在执行跨多数行的计算时需要扫描大量不必要的数据。例如提取某列的数据时不能像列存那样跳过其他列。Reddit上有经验丰富的用户直言:“喜欢SQLite,但它不适合存放这种时间序列数据”。在一个讨论中,一位用户对比了DuckDB和SQLite在时间序列点查上的表现,发现DuckDB针对大量点查可能慢于SQLite,因为DuckDB每次查询有一定开销;但在批量扫描时,DuckDB大幅领先。这表明SQLite擅长的是小范围、多次查询,而行情回测属于大范围、批量处理,正好不是SQLite强项。实际上,有团队曾尝试用SQLite存储分钟数据,结果随着数据增长查询变慢,不得不换用专门的列式数据库。另外,SQLite对并发支持有限(写时独占锁),单进程写入还好,但无法同时高速写入和查询。不过,如果数据量适中(比如几百万行)且查询需求简单,SQLite依然可以工作,只是相对于其他方案“性能裕度”较低。

  • 适用场景:SQLite适合用于小型数据库或快速原型验证。如果用户目前数据量不大或者想先搭建一个简单系统,SQLite是一条门槛最低的路:直接用sqlite3库建表、插入数据,然后用标准SQL进行查询筛选。在本案例中,可以将日线数据和分钟数据分别存成两张表(日线表用于scanner,分钟表用于回测)。通过建立索引(如股票代码+日期),SQLite可以较快地提取某支股票在某段时间的分钟线用于回测,或扫描某日所有股票的日线数据用于选股。然而,当记录数上亿时,其速度和文件大小将成问题。另外,设计方面,SQLite并不建议建立几千张表来分别存储每支股票的数据(虽然可行但管理麻烦),更好的做法是单表加索引区分,这在数据非常大时会让表变得“宽”。因此SQLite更适用于几百只股票、几年数据这样规模的数据管理。一旦规模上来,查询时间和维护难度都会上升。

  • 嵌入式支持:作为嵌入式数据库的典型,SQLite无需任何服务器组件,Python内置就带有SQLite支持。使用上极其简单,打开数据库文件直接执行SQL语句即可。它的零配置和零维护特性,对于不想折腾部署的用户很有吸引力。在本地环境中,你可以很方便地创建SQLite数据库文件(比如market.db),然后在不同脚本中打开同一个文件读写(读写需注意锁)。SQLite事务机制也保证了单进程内数据一致性。不夸张地说,SQLite在嵌入式易用性上是“天花板”级别的,无怪乎有人评价“如果你不知道选啥,那就先用SQLite”。

  • Python生态支持:Python对SQLite支持开箱即用——sqlite3模块提供了全部功能,包括执行SQL、事务提交等。还有pandas.read_sql可以直接执行SQL取数据为DataFrame。在量化社区,不少初学者会用SQLite尝试构建第一个本地行情库,因为它不需要安装额外库,而且SQL语言很方便地计算一些指标。不过,当涉及复杂分析时,可能需要把部分逻辑放到Python端用Pandas处理,因为SQLite的函数有限。也有项目将SQLite与Python结合得更紧,如一些GUI工具或轻量服务器用SQLite做后端。不过这些偏应用开发。需要提的是,DuckDB等新引擎甚至支持直接挂载查询SQLite数据库——这暗示可以用DuckDB弥补SQLite分析上的不足,例如继续用SQLite维持小范围增量数据,用DuckDB做大范围历史分析。总的来说,Python使用SQLite非常成熟,几乎无需学习成本。如果将来从SQLite迁移到别的数据库,Python代码改动也不大,因为访问方式类似。

  • 社区评价与使用案例:SQLite在量化圈既有支持者也有反对者。支持者强调其简单可靠,非常适合初学项目和中等规模数据。他们的观点是“当你从Excel升级时,可以先用SQLite存数据,别一上来就上复杂系统”。不少人在Reddit提问如何存数据时,也会有回答推荐SQLite作为起点。然而反对者则指出,用SQLite存历史行情是勉强的选择——在r/algotrading上,就有人直言不讳:“专门的时序DB才是正道,SQLite不适合干这个”。曾有交易员尝试用MySQL等关系库存tick数据,结果失败转投NoSQL,SQLite情况类似。综合社区反馈可以认为:如果数据量较小、并发需求不高,SQLite可以暂用,但扩展性有限。一旦项目扩大,往往要迁移到性能更好的方案。所以,一些有经验的开发者在回答新人提问时,会建议“尽早使用专门的时序数据库”而非SQLite。不过,SQLite作为基础组件依然有角色——例如用它存储临时计算结果、小型配置等。当规模上去了,可以让位于更强大的数据库,而SQLite保留作为轻便工具。在我们的场景中,SQLite可以被视为备选的权宜之计,除非数据很小或环境不允许安装其它库,否则更推荐上述专门方案。

  • 相关GitHub项目:SQLite本身由SQLite团队开发,不在GitHub进行协作(提供源代码发布)。Python的sqlite3模块是标准库,没有独立仓库。尽管如此,SQLite的社区生态极其丰富,衍生工具众多(GUI浏览器、备份工具等)。对于量化用途,没有专门的SQLite工具库,但由于其广泛应用,遇到问题在Stack Overflow等易找到答案。GitHub上也有一些针对SQLite的扩展,例如DuckDB提供的SQLite读取扩展。总体而言,SQLite虽然古老但一直在维护,小版本频繁发布,以确保安全性和性能改进。用户可以放心其稳定性。只是考虑到更现代化的需求,SQLite未来可能仍偏重在嵌入式事务领域,对于大规模分析型场景不会有质的突破。

8. TimescaleDB 等时序扩展

  • 简介:TimescaleDB是构建在PostgreSQL之上的时序数据库扩展。它通过“hypertable”(超表)机制将时间序列按时间分段存储,并对标准SQL增加了时序函数(如time_bucket)。由于TimescaleDB对用户透明,就是一个PostgreSQL数据库,因此使用起来相对亲切。除了Timescale,还有InfluxDB、DolphinDB等时序数据库在社区中被提及。不过在开源量化讨论里,Timescale是出现频率较高的一个,因为很多人熟悉PostgreSQL并愿意尝试它的时序功能。

  • 性能表现:TimescaleDB的性能基于PostgreSQL内核,单节点上通常比不上原生列式数据库。但是通过分片和压缩功能,它对中等规模数据也能提供可接受的查询速度。有用户反馈,用Timescale存储全美股的分钟数据并进行实时策略,在桌面硬件上也“足够快”。PostgreSQL会将活跃数据缓存于内存,因此只要内存足够,大部分查询可以从内存获取,速度尚可。Timescale官方也提供压缩特性,可将历史数据压缩存储,查询时解压,减轻IO压力。社区对Timescale的看法是:对于分钟级别数据,没有问题,可以达到实用的速度;但和专用列库比起来,在极限性能上略逊。有Reddit用户在对比中提到,“磁盘型数据库注定慢一些,DuckDB利用内存因此快很多”。Timescale的优势在于成熟的SQL支持和稳定性,而劣势是需要维护Postgres服务、以及在超大数据量下查询速度一般。因此Timescale适合对性能要求适中但希望使用成熟数据库的场合。

  • 适用场景:TimescaleDB比较适合已有PostgreSQL使用经验或想利用SQL做更多复杂查询的用户。在本案例中,如果选用Timescale,可以在PostgreSQL里创建一张分钟线超表和一张日线表。通过hypertable按时间分区分钟数据,可以较方便地插入新的行情以及删除过旧的数据(Timescale支持基于时间的自动数据保留)。Scanner操作可以用标准SQL结合Timescale的time_bucket函数快速按天聚合筛选股票;分钟级回测则直接SELECT * FROM 分钟表 WHERE 股票=... AND 日期 BETWEEN ...。PostgreSQL优秀的查询优化器在复杂查询(比如多表join,子查询)上有优势,这可能方便未来扩展分析(比如合并财务数据等)。Timescale也支持创建连续视图,实现类似物化日线等功能。需要注意Timescale本质上仍是行存储,对于聚合计算大量分钟数据,速度不如列式,但可通过并行查询和索引部分弥补。总体来说,它适用于中等规模、需求全面的系统。

  • 嵌入式支持:Timescale必须在PostgreSQL服务上运行,不是嵌入式。但安装Postgres和Timescale扩展相对容易,在本地搭建一个数据库服务也是常见做法。如果用户OK使用数据库服务器,那么Timescale的部署和管理与Postgres无异(需要维护用户、权限、备份等)。嵌入式的替代方案还有InfluxDB(单进程Go服务)等,但InfluxDB开源版在并发和持久化上有所限制。DolphinDB是商业方案,个人版有限制。相较之下,Timescale作为Postgres插件,单机可用且功能完整,但牺牲了嵌入式的简洁。

  • Python生态支持:由于Timescale就是PostgreSQL,Python可以使用所有成熟的Postgres访问方式:psycopg2驱动、SQLAlchemy ORM、Pandas的read_sql等。这意味着集成到现有Python代码非常顺畅。Timescale扩展的函数(如time_bucket)对客户端透明,可以直接在SQL文本中使用。很多数据科学家对Postgres很熟悉,用Timescale基本没有新学习成本。此外,一些分析库(如pandas, SQLAlchemy) 可以通过自定义适配Timescale特性。Timescale公司也提供Python工具(如Timescale-Pandas的简化接口)。所以,在Python生态角度,Timescale可以视为成熟度最高的方案,因为它完全依赖Postgres这个老牌选手。

  • 社区评价与使用案例:社区对TimescaleDB评价两极分化。一方面,很多用户喜欢它的易用性,认为用熟悉的Postgres来存行情很方便,基本功能也“够用够快”。Quant社区有人报告成功用Timescale存储实时流数据并驱动策略执行,没有明显性能瓶颈。另一方面,也有人觉得Timescale终究不是为极限性能设计的,在大数据量下“Postgres还是磁盘数据库”,无法和DuckDB/ClickHouse这类比速度。Reddit上的建议经常是,如果刚起步可以用Timescale/Postgres这种通用方案,日后瓶颈再考虑迁移。也有人尝试过Timescale后转向DuckDB或其他方案以追求更高性能。总结来看,TimescaleDB是功能全面、上手容易的稳健方案,但如果用户极度强调性能、并愿意投入时间学习新系统,那么专用数据库可能提供更好的回报。

  • 相关GitHub项目:TimescaleDB作为开源项目(timescale/timescaledb)由Timescale Inc维护,GitHub上约1.5万星,更新活跃。它不断发布新版本,引入如压缩、Kafka写入等特性,表明其作为产品在快速演进。对于关注开源社区的人来说,Timescale也是比较知名的成功项目。InfluxDB开源版代码在influxdata/influxdb仓库,也很活跃,只是其2.x后开源/商业策略变化引发过争议。DolphinDB社区版闭源。综合而言,如果倾向开源自托管,TimescaleDB是时序数据库里社区氛围和持续维护都不错的选择。特别是它基于Postgres,未来即使停止使用,数据也能当作普通Postgres库来读取,技术路线稳定。GitHub上的使用讨论、教程样例也很多,可以帮助用户迅速掌握。

社区经验总结与推荐

综合以上调研,各种方案各有优劣。基于社区反馈和应用案例,针对本地20年美股分钟数据的扫描与回测需求,我们给出以下建议:

  • 首选方案:使用嵌入式列式数据库,如 DuckDBArcticDB。这两者在单机环境下提供了卓越的查询性能和灵活性,并且易于与Python集成。其中,DuckDB胜在成熟度和SQL能力,可直接使用熟悉的SQL完成筛选和回测逻辑;ArcticDB则贴合Python/Pandas的使用习惯,方便管理多个证券的历史DataFrame,且在局部数据提取和增量更新上有独特优势。如果用户偏好SQL并希望尽量少改动现有基于Pandas的代码,可以先尝试DuckDB;如果更看重按证券管理数据、支持版本控制等功能,ArcticDB是理想选择。

  • 备选高性能方案:考虑独立高性能数据库如 ClickHouseQuestDB,适合对数据量极大的情况以及可能的实时扩展。这两者需要运行服务进程,但在海量数据查询上表现一流。若用户未来可能扩大数据范围(例如纳入tick数据、期权数据等)或需要支持更高并发,可以投资时间搭建ClickHouse集群或QuestDB服务。在当前规模下,单机ClickHouse/QuestDB也能提供远超传统关系库的性能。不过使用它们需要一定的学习,社区也提到ClickHouse的SQL与标准有差异、QuestDB生态较新等问题,需要权衡。

  • 文件格式方案:如果用户希望尽量简化系统、不引入复杂数据库,也可以采用 Parquet列式文件结合查询引擎 的方案。即将分钟数据划分为多个Parquet文件存储(例如按股票分),然后利用DuckDB、Polars等在需要时扫描文件筛选数据。这一方案免除了维护数据库,但需要良好的文件组织和对分析引擎的运用。社区经验表明,按日或按证券分割Parquet并行读取,速度也相当可观。对于擅长数据工程的用户,这是低开销高性能的折中方案。

  • 传统稳健方案:若用户更信任经过长期考验的技术, HDF5 (PyTables) 也是可行选择。特别是在数据规模不算海量(几十GB)时,HDF5提供的单机读写性能可能媲美更现代的方案。它的缺点是缺乏高级查询功能,需要更多手工管理。但对于单人使用的离线回测,这未必是问题。可以考虑使用HDF5作为底层存储,并根据需要开发一些索引或元数据来辅助筛选。很多资深量化人士依然采用HDF5管理数据,可见其可靠性。

  • 谨慎使用关系型数据库:不太建议使用传统的关系型数据库(如SQLite、MySQL)直接存储全部分钟数据。正如社区所言,这类方案很容易在性能上碰壁。除非数据量较小或者已经有PostgreSQL环境想利用,不然应优先选择为分析优化的工具。而对于SQLite,除非出于练习目的或者数据规模很有限,否则应认识到它只是权宜方案,无法长久支撑海量历史数据分析。

部署与实现提示

  • 无论选择何种数据库,合理的数据组织和索引至关重要。应根据主要访问模式决定分区方式,例如按股票或按日期分片数据,以避免每次扫描全集。

  • 利用Python生态并行和增量计算能力。例如,日线筛选可以预先计算存储指标,缩小每次筛选的数据范围,加速scanner过程。

  • 注意内存管理:在进行分钟级回测时,一次性载入几十只股票20年的分钟线数据可能耗费巨大内存。应充分利用数据库/文件格式支持的按需读取,或者在回测框架中分段加载数据,避免内存成为瓶颈。

  • 考虑扩展性:如果未来可能扩充数据(更多标的、更高频数据),建议选型时预留性能冗余。比如DuckDB虽可处理数亿行数据,但如上升到数十亿行,可能需要更强硬件或更专业的数据库。

最后,基于当前社区经验,DuckDB 可被视为本地分析的默认推荐,它在我们的应用中能够以最小代价达到高性能。若DuckDB满足需求,将实现开发效率与运行速度的平衡。而在特定需求下,ArcticDB、ClickHouse、QuestDB等则提供了有针对性的优势。希望以上调研帮助用户权衡并实施最适合的方案。祝构建高性能数据管理系统顺利!

参考来源:本文内容参考并摘引了Reddit论坛、StackExchange问答、量化社区博客等多方经验,包括对DuckDB与SQLite性能对比的讨论、对ClickHouse等列式库优势的分析、QuestDB在交易数据中的应用建议、ArcticDB官方性能测试、Parquet存储实践分享等。这些一手资料的链接和行号已在文中标注。建议读者根据这些引用进一步了解社区对于各方案的真实评价和使用细节。


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