Se você estiver procurando por um DBMS de alto desempenho e não precisar que ele seja relacional, considere o Cassandra - embora suas vantagens só entrem em jogo se você tiver um cluster de banco de dados em vez de um único nó.

Você não disse quais são os limites da arquitetura física. Você mencionou sharding, o que implica em um cluster. Os clusters MySQL do IIRC também suportam sharding.

Também seria muito útil saber qual nível de simultaneidade o sistema pretende suportar e como os dados seriam adicionados (alimentação por gotejamento ou lote).

Você diz "Obviamente, não posso pré-calcular nenhum dos resultados de agregação porque as combinações de filtros (e, portanto, os conjuntos de resultados) são enormes".

Este é o seu maior problema e será o fator mais importante na determinação do desempenho do seu sistema. Claro, você não pode manter visualizações materializadas de todas as combinações possíveis, mas sua maior vitória de desempenho será manter visualizações pré-agregadas limitadas e construir um otimizador que possa encontrar a correspondência mais próxima. Não é tão difícil.

C.