一篇文章教会你数据仓库之详解拉链表怎么做
前言
本文将会谈一谈在数据仓库中拉链表相关的内容,包括它的原理、设计、以及在我们大数据场景下的实现方式。
全文由下面几个部分组成:
- 先分享一下拉链表的用途、什么是拉链表。
- 通过一些小的使用场景来对拉链表做近一步的阐释,以及拉链表和常用的切片表的区别。
- 举一个具体的应用场景,来设计并实现一份拉链表,最后并通过一些例子说明如何使用我们设计的这张表(因为现在Hive的大规模使用,我们会以Hive场景下的设计为例)。
- 分析一下拉链表的优缺点,并对前面的提到的一些内容进行补充说明,比如说拉链表和流水表的区别。
什么是拉链表
拉链表是针对数据仓库设计中表存储数据的方式而定义的,顾名思义,所谓拉链,就是记录历史。记录一个事物从开始,一直到当前状态的所有变化的信息。
我们先看一个示例,这就是一张拉链表,存储的是用户的最基本信息以及每条记录的生命周期。我们可以使用这张表拿到最新的当天的最新数据以及之前的历史数据。
我们暂且不对这张表做细致的讲解,后文会专门来阐述怎么来设计、实现和使用它。
拉链表的使用场景
在数据仓库的数据模型设计过程中,经常会遇到下面这种表的设计:
- 有一些表的数据量很大,比如一张用户表,大约10亿条记录,50个字段,这种表,即使使用ORC压缩,单张表的存储也会超过100G,在HDFS使用双备份或者三备份的话就更大一些。
- 表中的部分字段会被update更新操作,如用户联系方式,产品的描述信息,订单的状态等等。
- 需要查看某一个时间点或者时间段的历史快照信息,比如,查看某一个订单在历史某一个时间点的状态。
- 表中的记录变化的比例和频率不是很大,比如,总共有10亿的用户,每天新增和发生变化的有200万左右,变化的比例占的很小。
那么对于这种表我该如何设计呢?下面有几种方案可选:
- 方案一:每天只留最新的一份,比如我们每天用Sqoop抽取最新的一份全量数据到Hive中。
- 方案二:每天保留一份全量的切片数据。
- 方案三:使用拉链表。
为什么使用拉链表
现在我们对前面提到的三种进行逐个的分析。
方案一
这种方案就不用多说了,实现起来很简单,每天drop掉前一天的数据,重新抽一份最新的。
优点很明显,节省空间,一些普通的使用也很方便,不用在选择表的时候加一个时间分区什么的。
缺点同样明显,没有历史数据,先翻翻旧账只能通过其它方式,比如从流水表里面抽。
方案二
每天一份全量的切片是一种比较稳妥的方案,而且历史数据也在。
缺点就是存储空间占用量太大太大了,如果对这边表每天都保留一份全量,那么每次全量中会保存很多不变的信息,对存储是极大的浪费,这点我感触还是很深的…
当然我们也可以做一些取舍,比如只保留近一个月的数据?但是,需求是无耻的,数据的生命周期不是我们能完全左右的。
拉链表
拉链表在使用上基本兼顾了我们的需求。
首先它在空间上做了一个取舍,虽说不像方案一那样占用量那么小,但是它每日的增量可能只有方案二的千分之一甚至是万分之一。
其实它能满足方案二所能满足的需求,既能获取最新的数据,也能添加筛选条件也获取历史的数据。
所以我们还是很有必要来使用拉链表的。
拉表链的设计与实现
如何设计一张拉链表
下面我们来举个栗子详细看一下拉链表。
我们用电商网站的例子,现在以用户的拉链表来说明。
我们先看一下在Mysql关系型数据库里的user表中信息变化。
在2017-01-01这一天表中的数据是:
在2017-01-02这一天表中的数据是, 用户002和004资料进行了修改,005是新增用户:
在2017-01-03这一天表中的数据是, 用户004和005资料进行了修改,006是新增用户:
如果在数据仓库中设计成历史拉链表保存该表,则会有下面这样一张表,这是最新一天(即2017-01-03)的数据:
说明
- t_start_date表示该条记录的生命周期开始时间,t_end_date表示该条记录的生命周期结束时间。
- t_end_date = '9999-12-31’表示该条记录目前处于有效状态。
- 如果查询当前所有有效的记录,则select * from user where t_end_date = ‘9999-12-31’。
- 如果查询2017-01-02的历史快照,则select * from user where t_start_date <= ‘2017-01-02’ and t_end_date >= ‘2017-01-02’。(此处要好好理解,是拉链表比较重要的一块。)
在Hive中实现拉链表
在现在的大数据场景下,大部分的公司都会选择以Hdfs和Hive为主的数据仓库架构。目前的Hdfs版本来讲,其文件系统中的文件是不能做改变的,也就是说Hive的表智能进行删除和添加操作,而不能进行update。基于这个前提,我们来实现拉链表。
还是以上面的用户表为例,我们要实现用户的拉链表。在实现它之前,我们需要先确定一下我们有哪些数据源可以用。
- 我们需要一张ODS层的用户全量表。至少需要用它来初始化。
- 每日的用户更新表。
而且我们要确定拉链表的时间粒度,比如说拉链表每天只取一个状态,也就是说如果一天有3个状态变更,我们只取最后一个状态,这种天粒度的表其实已经能解决大部分的问题了。
另外,补充一下每日的用户更新表该怎么获取,据笔者的经验,有3种方式拿到或者间接拿到每日的用户增量,因为它比较重要,所以详细说明:
- 我们可以监听Mysql数据的变化,比如说用Canal,最后合并每日的变化,获取到最后的一个状态。
- 假设我们每天都会获得一份切片数据,我们可以通过取两天切片数据的不同来作为每日更新表,这种情况下我们可以对所有的字段先进行concat,再取md5,这样就ok了。
- 流水表!有每日的变更流水表。
ods层的user表
现在我们来看一下我们ods层的用户资料切片表的结构:
CREATE EXTERNAL TABLE ods.user (user_num STRING COMMENT '用户编号',mobile STRING COMMENT '手机号码',reg_date STRING COMMENT '注册日期'
COMMENT '用户资料表'
PARTITIONED BY (dt string)
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/ods/user';
)
ods层的user_update表
然后我们还需要一张用户每日更新表,前面已经分析过该如果得到这张表,现在我们假设它已经存在。
CREATE EXTERNAL TABLE ods.user_update (user_num STRING COMMENT '用户编号',mobile STRING COMMENT '手机号码',reg_date STRING COMMENT '注册日期'
COMMENT '每日用户资料更新表'
PARTITIONED BY (dt string)
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/ods/user_update';
)
拉链表
现在我们创建一张拉链表:
CREATE EXTERNAL TABLE dws.user_his (user_num STRING COMMENT '用户编号',mobile STRING COMMENT '手机号码',reg_date STRING COMMENT '用户编号',t_start_date ,t_end_date
COMMENT '用户资料拉链表'
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/dws/user_his';
)
实现sql语句
然后初始化的sql就不写了,其实就相当于是拿一天的ods层用户表过来就行,我们写一下每日的更新语句。
现在我们假设我们已经已经初始化了2017-01-01的日期,然后需要更新2017-01-02那一天的数据,我们有了下面的Sql。
然后把两个日期设置为变量就可以了。
INSERT OVERWRITE TABLE dws.user_his
SELECT * FROM
(SELECT A.user_num,A.mobile,A.reg_date,A.t_start_time,CASEWHEN A.t_end_time = '9999-12-31' AND B.user_num IS NOT NULL THEN '2017-01-01'ELSE A.t_end_timeEND AS t_end_timeFROM dws.user_his AS ALEFT JOIN ods.user_update AS BON A.user_num = B.user_num
UNIONSELECT C.user_num,C.mobile,C.reg_date,'2017-01-02' AS t_start_time,'9999-12-31' AS t_end_timeFROM ods.user_update AS C
) AS T
补充
好了,我们分析了拉链表的原理、设计思路、并且在Hive环境下实现了一份拉链表,下面对拉链表做一些小的补充。
拉链表和流水表
流水表存放的是一个用户的变更记录,比如在一张流水表中,一天的数据中,会存放一个用户的每条修改记录,但是在拉链表中只有一条记录。
这是拉链表设计时需要注意的一个粒度问题。我们当然也可以设置的粒度更小一些,一般按天就足够。
查询性能
拉链表当然也会遇到查询性能的问题,比如说我们存放了5年的拉链数据,那么这张表势必会比较大,当查询的时候性能就比较低了,个人认为两个思路来解决:
- 在一些查询引擎中,我们对start_date和end_date做索引,这样能提高不少性能。
- 保留部分历史数据,比如说我们一张表里面存放全量的拉链表数据,然后再对外暴露一张只提供近3个月数据的拉链表。
总结
我们在这篇文章里面详细地分享了一下和拉链表相关的知识点,但是仍然会有一会遗漏。欢迎交流。
在后面的使用中又有了一些心得,补充进来:
-
使用拉链表的时候可以不加t_end_date,即失效日期,但是加上之后,能优化很多查询。
-
可以加上当前行状态标识,能快速定位到当前状态。
-
在拉链表的设计中可以加一些内容,因为我们每天保存一个状态,如果我们在这个状态里面加一个字段,比如如当天修改次数,那么拉链表的作用就会更大。
补充 学习 :极限存储 (摘取大数据之路 极限存储)
上面的拉链表存储方式对于下游使用方存在一定的理解障碍,特别是ODS 数据面向的下游用户包括数据分析师、前端开发人员等,他们不怎么理解维度模型的概念,因此会存在较高的解释成本。另外,这种存储方式用start_dt 和end_dt 做分区,随着时间的推移,分区数量会极度膨胀,而现行的数据库系统都有分区数量限制。
为了解决上述两个问题,阿里巴巴提出来用极限存储的方式来处理。
1 . 透明化 底层的数据还是历史拉链存储,但是上层做一个视图操作或者在 Hive 里做一个hook ,通过分析语句的语法树,把对极限存储前的表的 查询转换成对极限存储表的查询。对于下游用户来说,极限存储表和全 量存储方式是一样的:
Select * from A where ds =20160101
等价于
Select * from A EXST where start dt <=20160101 and end dt
>20160101 ;
2.分月做历史拉链表
假设用start_dt 和end一dt 做分区,并且不做限制,那么可以计算出 一年历史拉链表最多可能产生的分区数是:365 × 36 4 /2=66 430 个。如果 在每个月月初重新开始做历史拉链表,目录结构如下:
[-- 2 01410/ #每月一个周期
|一一20141001/ 201410 INFINITY #每月1 日的全量数据
|一一20141001/20141002 # 1001 产生且1002 死亡记录
|一一20141001/20141003 # 1001 产生且1003 死亡记录
|一一- 20141001/20141031 # 1001 产生且1031 死亡记录
|一一- 20141002/ 201410 INFINITY # 1002 产生新增记录
|一一- 20141002/20141003 # 1002 产生且1003 死亡记录
[---- 20141002 /20141031/
|---』- 20141003/ 201410 INFINITY
# 1002 产生且1031 死亡记录
# 1003 产生新增记录
! ---- 20141031/ 201410 INFINITY
[ -- 2 01411/
# 1031 产生新增记录
...
再计算一年最多可能产生的分区数是:12 ×( 1 +(30+29)/2)=5232 个。采用极限存储的处理方式,极大地压缩了全量存储的成本,又可以达到对下游用户透明的效果,是一种比较理想的存储方式。但是其本身也有一定的局限性,
首先,其产出效率很低,大部分极限存储通常需要t-2 ;
其次,对于变化频率高的数据并不能达到节约成本的效果。因此,在实际生产中,做极限存储需要进行一些额外的处理。
·在做极限存储前有一个全量存储表,全量存储表仅保留最近一段时间的全量分区数据,历史数据通过映射的方式关联到极限存储表。即用户只访问全量存储表,所以对用户来说极限存储是不可见的。
·对于部分变化频率频繁的宇段需要过滤。例如,用户表中存在用户积分宇段,这种宇段的值每天都在发生变化,如果不过滤的话,极限存储就相当于每个分区存储一份全量数据,起不到节约存储成本的效果。
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文章目录 一、Caffe 模型加载接口二、TensorFlow 模型加载接口三、TensorFlowLite 模型加载接口四、ONNX 模型加载五、DarkNet 模型加载接口六、PyTorch 模型加载接口沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄 📢 RKNN-Toolkit2 目前支持 Caffe、TensorFlow、Tensor…...
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CNVD原创漏洞审核和处理流程
一、CNVD原创漏洞审核归档和发布主流程 (一)审核和归档流程 审核流程分为一级、二级、三级审核,其中一级审核主要对提交的漏洞信息完整性进行审核,漏洞符合可验证(通用型漏洞有验证代码信息或多个互联网实例、事件型…...
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【java爬虫】基于springboot+jdbcTemplate+sqlite+OkHttp获取个股的详细数据
注:本文所用技术栈为:springbootjdbcTemplatesqliteOkHttp 前面的文章我们获取过沪深300指数的成分股所属行业以及权重数据,本文我们来获取个股的详细数据。 我们的数据源是某狐财经,接口的详细信息在下面的文章中,本…...
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智能优化算法应用:基于人工兔算法3D无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码
智能优化算法应用:基于人工兔算法3D无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码 文章目录 智能优化算法应用:基于人工兔算法3D无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码1.无线传感网络节点模型2.覆盖数学模型及分析3.人工兔算法4.实验参数设定5.算法结果6.参考文…...
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【ubuntu 22.04】安装vscode并配置正常访问应用商店
注意:要去vscode官网下载deb安装包,在软件商店下载的版本不支持输入中文 在ubuntu下用火狐浏览器无法访问vscode官网,此时可以手动进行DNS解析,打开DNS在线查询工具,解析以下主机地址(复制最后一个IP地址&a…...
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K8s出现问题时,如何排查解决!
K8s问题的排查 1. POD启动异常、部分节点无法启动pod2. 审视集群状态3. 追踪事件日志4. 聚焦Pod状态5. 检查网络连通性6. 审视存储配置7. 研究容器日志8. K8S集群网络通信9. 问题:Service 是否通过 DNS 工作?10. 总结1、POD启动异常、部分节点无法启动p…...
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2015年第四届数学建模国际赛小美赛B题南极洲的平均温度解题全过程文档及程序
2015年第四届数学建模国际赛小美赛 B题 南极洲的平均温度 原题再现: 地表平均温度是反映气候变化和全球变暖的重要指标。然而,在以前的估计中,在如何界定土地平均数方面存在一些方法上的差异。为简单起见,我们只考虑南极洲。请建…...
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npm常见错误
三个方面 1. npm ERR! code ELIFECYCLE npm ERR! errno 1 npm ERR! code ELIFECYCLE npm ERR! errno 1 npm ERR! phantomjs-prebuilt2.1.15 install: node install.js npm ERR! Exit status 1 npm ERR! npm ERR! Failed at the phantomjs-prebuilt2.1.15 install script. np…...
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JVM入门到入土-Java虚拟机寄存器指令集与栈指令集
JVM入门到入土-Java虚拟机寄存器指令集与栈指令集 HotSpot虚拟机中的任何操作都需要入栈和出栈的步骤。 由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小&#x…...
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MS2244模拟开关可Pin to Pin兼容NJM2244
MS2244 是一款集成的视频开关,实现三输入视频或音频信号的三选一。可Pin to Pin兼容NJM2244。 芯片集成了 75Ω驱动电路,可以直接驱动电视监控器。芯片工作电压 5V~12V,带宽 10MHz,抗串扰 70dB (4.43MHz)。另外芯片还集…...
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PostgreSQL 可观测性最佳实践
简介 软件简述 PostgreSQL 是一种开源的关系型数据库管理系统 (RDBMS),它提供了许多可观测性选项,以确保数据库的稳定性和可靠性。 可观测性 可观测性(Observability)是指对数据库状态和操作进行监控和记录,以便在…...
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51单片机相关寄存器
前言 单片机复习的时候对应寄存器的记忆感觉很混乱,这里进行一下整理,后面的单词是我用来辅助记忆的,可能并不是表示原本的含义。 P3口的第二功能 0RXD 串行数据输入口 1TXD串行数据输出口2INT0外部中断0输入3INT1外部中断1输入4T0定时器0外部计数输入…...
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二叉树进阶题目(超详解)
文章目录 前言根据二叉树创建字符串题目分析写代码 二叉树的层序遍历题目分析 写代码二叉树的层序遍历II题目分析写代码 二叉树的最近公共祖先题目分析写代码时间复杂度 优化思路优化的代码 二叉搜索树与双向链表题目分析写代码 从前序与中序遍历序列构造二叉树题目分析写代码从…...
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W6100-EVB-Pico评估版介绍
文章目录 1 简介2 硬件资源2.1 硬件规格2.2 引脚定义2.3 工作条件 3 参考资料3.1 Datasheet3.2 原理图3.3 尺寸图(尺寸:mm)3.4 参考例程 4 硬件协议栈优势 1 简介 W6100-EVB-Pico是一款基于树莓派RP2040和全硬件TCP/IP协议栈以太网芯片W6100的…...
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嵌入式面试准备
题目都摘于网上 嵌入式系统中经常要用到无限循环,如何用C编写死循环 while(1){}或者for(;😉 内存分区 代码区,全局区(全局变量,静态变量,以及常量),栈区,堆区 const关键…...