Doris数据模型简单介绍

一、基本概念

在 Doris 中，数据以表（Table）的形式进行逻辑上的描述。 一张表包括行（Row）和列（Column）。Row 即用户的一行数据。Column 用于描述一行数据中不同的字段。Column 可以分为两大类：Key 和 Value。Doris的key列是建表语句中指定的列，建表语句中的关键字'unique key'或'aggregate key'或'duplicate key'后面的列就是 Key 列，除了 Key 列剩下的就是 Value 列。

Doris 的数据模型主要分为3类:

  • Aggregate
  • Unique
  • Duplicate

二、Aggregate 模型(聚合模型)

1、导入数据聚合

先看一个创建表结构的语句：

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS demo.example_tbl
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `date` DATE NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `last_visit_date` DATETIME REPLACE DEFAULT "1970-01-01 00:00:00" COMMENT "用户最后一次访问时间",
    `cost` BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "用户总消费",
    `max_dwell_time` INT MAX DEFAULT "0" COMMENT "用户最大停留时间",
    `min_dwell_time` INT MIN DEFAULT "99999" COMMENT "用户最小停留时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `city`, `age`, `sex`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);
复制代码

表中的列按照是否设置了 AggregationType，分为 Key (维度列) 和 Value（指标列）。没有设置 AggregationType 的，如 user_id、date、age ... 等称为 Key，而设置了 AggregationType 的称为 Value。

数据库中desc查看表详情是这样展示的。

当我们导入数据时，对于 Key 列相同的行会聚合成一行，而 Value 列会按照设置的 AggregationType 进行聚合。 AggregationType 目前有以下四种聚合方式：

  1. SUM：求和，多行的 Value 进行累加。
  2. REPLACE：替代，下一批数据中的 Value 会替换之前导入过的行中的 Value。
  3. MAX：保留最大值。
  4. MIN：保留最小值。

测试一下，导入下面的数据在查看查询结果。

insert into demo.example_tbl values
(10000,"2017-10-01","北京",20,0,"2017-10-01 06:00:00",20,10,10),
(10000,"2017-10-01","北京",20,0,"2017-10-01 07:00:00",15,2,2),
(10001,"2017-10-01","北京",30,1,"2017-10-01 17:05:45",2,22,22),
(10002,"2017-10-02","上海",20,1,"2017-10-02 12:59:12",200,5,5),
(10003,"2017-10-02","广州",32,0,"2017-10-02 11:20:00",30,11,11),
(10004,"2017-10-01","深圳",35,0,"2017-10-01 10:00:15",100,3,3),
(10004,"2017-10-03","深圳",35,0,"2017-10-03 10:20:22",11,6,6);

可以看到，用户 10000 只剩下了一行聚合后的数据。而其余用户的数据和原始数据保持一致。这里先解释下用户 10000 聚合后的数据：前5列没有变化，从第6列 last_visit_date 开始：

  • 2017-10-01 07:00:00：因为 last_visit_date 列的聚合方式为 REPLACE，所以 2017-10-01 07:00:00 替换了 2017-10-01 06:00:00 保存了下来。

    注：在同一个导入批次中的数据，对于 REPLACE 这种聚合方式，替换顺序不做保证。如在这个例子中，最终保存下来的，也有可能是 2017-10-01 06:00:00。而对于不同导入批次中的数据，可以保证，后一批次的数据会替换前一批次。

  • 35：因为 cost 列的聚合类型为 SUM，所以由 20 + 15 累加获得 35。

  • 10：因为 max_dwell_time 列的聚合类型为 MAX，所以 10 和 2 取最大值，获得 10。

  • 2：因为 min_dwell_time 列的聚合类型为 MIN，所以 10 和 2 取最小值，获得 2。

经过聚合，Doris 中最终只会存储聚合后的数据。换句话说，即明细数据会丢失，用户不能够再查询到聚合前的明细数据了。

2、导入数据与已有数据聚合

在example_tbl表中插入以下新数据，在查询数据。可以看到，用户 10004 的已有数据和新导入的数据发生了聚合。同时新增了 10005 用户的数据。

insert into demo.example_tbl values
(10004,"2017-10-03","深圳",35,0,"2017-10-03 11:22:00",44,19,19),
(10005,"2017-10-03","长沙",29,1,"2017-10-03 18:11:02",3,1,1);　

3、保留明细数据

创建一个如下结构的表：

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS demo.example_tbq
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `date` DATE NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间",
    `timestamp` DATETIME NOT NULL COMMENT "数据灌入的时间戳",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `last_visit_date` DATETIME REPLACE DEFAULT "1970-01-01 00:00:00" COMMENT "用户最后一次访问时间",
    `cost` BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "用户总消费",
    `max_dwell_time` INT MAX DEFAULT "0" COMMENT "用户最大停留时间",
    `min_dwell_time` INT MIN DEFAULT "99999" COMMENT "用户最小停留时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `timestamp`, `city`, `age`, `sex`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);
复制代码

导入一下数据，后查询结果，可以看到存储的数据，和导入数据完全一样，没有发生任何聚合。这是因为，这批数据中，因为加入了timestamp列，所有行的Key都不完全相同。也就是说，只要保证导入的数据中，每一行的Key都不完全相同，那么即使在聚合模型下，Doris 也可以保存完整的明细数据。

insert into demo.example_tbq values
(10000,"2017-10-01","2017-10-01 08:00:05","北京",20,0,"2017-10-01 06:00:00",20,10,10),
(10000,"2017-10-01","2017-10-01 09:00:05","北京",20,0,"2017-10-01 07:00:00",15,2,2),
(10001,"2017-10-01","2017-10-01 18:12:10","北京",30,1,"2017-10-01 17:05:45",2,22,22),
(10002,"2017-10-02","2017-10-02 13:10:00","上海",20,1,"2017-10-02 12:59:12",200,5,5),
(10003,"2017-10-02","2017-10-02 13:15:00","广州",32,0,"2017-10-02 11:20:00",30,11,11),
(10004,"2017-10-01","2017-10-01 12:12:48","深圳",35,0,"2017-10-01 10:00:15",100,3,3),
(10004,"2017-10-03","2017-10-03 12:38:20","深圳",35,0,"2017-10-03 10:20:22",11,6,6);　

三、Unique模型

如何保证 Key 的唯一性，即如何获得 Primary Key 唯一性约束，使用Unique 数据模型。Unique 数据模型在1.2版本之前是聚合模型的一个特例。由于聚合模型的实现方式是读时合并（merge on read)，因此在一些聚合查询上性能不佳，在1.2版本我们引入了Unique模型新的实现方式，写时合并（merge on write），通过在写入时做一些额外的工作，实现了最优的查询性能。

1、读时合并（与聚合模型相同的实现方式）

这是一个典型的用户基础信息表。这类数据没有聚合需求，只需保证主键唯一性。（这里的主键为 user_id + username）

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME COMMENT "用户注册时间"
)
UNIQUE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);
复制代码

而这个表结构，完全同等于以下使用聚合模型描述的表结构，即Unique 模型的读时合并实现完全可以用聚合模型中的 REPLACE 方式替代

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) REPLACE COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT REPLACE COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT REPLACE COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT REPLACE COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) REPLACE COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME REPLACE COMMENT "用户注册时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);
复制代码

2、写时合并

Unqiue模型的写时合并实现，与聚合模型就是完全不同的两种模型了，查询性能更接近于duplicate模型，在有主键约束需求的场景上相比聚合模型有较大的查询性能优势，尤其是在聚合查询以及需要用索引过滤大量数据的查询中。

其建表语句为:

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME COMMENT "用户注册时间"
)
UNIQUE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1",
"enable_unique_key_merge_on_write" = "true"
);
复制代码

注意：新的Merge-on-write实现默认关闭，且只能在建表时通过指定property的方式打开。

在开启了写时合并选项的Unique表上，数据在导入阶段就会去将被覆盖和被更新的数据进行标记删除，同时将新的数据写入新的文件。在查询的时候，所有被标记删除的数据都会在文件级别被过滤掉，读取出来的数据就都是最新的数据，消除掉了读时合并中的数据聚合过程，并且能够在很多情况下支持多种谓词的下推。因此在许多场景都能带来比较大的性能提升，尤其是在有聚合查询的情况下。

四、Duplicate 模型

在某些多维分析场景下，数据既没有主键，也没有聚合需求。因此引入 Duplicate 数据模型来满足这类需求。

复制代码
CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl
(
    `timestamp` DATETIME NOT NULL COMMENT "日志时间",
    `type` INT NOT NULL COMMENT "日志类型",
    `error_code` INT COMMENT "错误码",
    `error_msg` VARCHAR(1024) COMMENT "错误详细信息",
    `op_id` BIGINT COMMENT "负责人id",
    `op_time` DATETIME COMMENT "处理时间"
)
DUPLICATE KEY(`timestamp`, `type`, `error_code`)
DISTRIBUTED BY HASH(`type`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);
复制代码

这种数据模型区别于 Aggregate 和 Unique 模型。数据完全按照导入文件中的数据进行存储，不会有任何聚合。即使两行数据完全相同，也都会保留。 而在建表语句中指定的 DUPLICATE KEY，只是用来指明底层数据按照那些列进行排序。

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