聊聊流式數據湖Paimon(二)

當前的問題

Apache Paimon 最典型的場景是解決了 CDC (Change Data Capture) 數據的入湖;CDC 數據來自數據庫。一般來說,分析需求是不會直接查詢數據庫的。

  1. 容易對業務造成影響,一般分析需求會查詢全表,這可能導致數據庫負載過高,影響業務
  2. 分析性能不太好,業務數據庫一般不是列存,查詢部分列 Projection 性能太差
  3. 沒有 Immutable 的視圖,離線數倉裏面需要根據 Immutable 的一個分區來計算

所以需要通過 CDC 的方式同步數據庫的數據到數據倉庫或數據湖裏。

CDC可以理解爲是Changelog數據流。

目前典型的同步方式依然是 Hive 的全量與增量的離線合併同步方式。
image.png
在 Hive 數倉裏維護兩張表:增量分區表和全量分區表,通過:

  1. (按需) 初始化時使用 DataX 或 Sqoop 等工具同步整張數據庫表到 Hive 全量表的分區中。
  2. 每天定時 (比如凌晨0點30分) 同步增量數據 (通過 Kafka) 到 Hive 增量分區表,形成一個增量分區 T。
  3. 將 增量分區 T 與 全量分區 T-1 進行合併,產出今天的 全量表 分區 T。

這個流程在今天也是主流的同步方式,離線數據提供一個 Immutable 的視圖,讓數據的可靠性大大增加。
但是它的問題不少:

  1. 架構鏈路複雜度高:由於鏈路複雜,每天產出全量分區容易有問題導致不能按時產出,新增業務也比較複雜,全量和增量割裂。
  2. 時延高:至少 T + 1 延時,而且需要等全量和增量合併完成。
  3. 存儲成本高:每天全量表一個分區存儲所有數據,意味着 100 天就需要 100 倍的存儲成本。
  4. 計算成本高:每天需要讀取全量數據,與增量數據進行全量合併,在增量數據不多時浪費嚴重。

引入Paimon

和其它數據湖不同的是,Paimon 是從流世界裏面誕生的數據湖,所以它在對接流寫流讀、對接 Flink 方面都要比其它數據湖做得更好。
Flink 結合 Paimon 打造的入湖架構如下:
image.png
步驟如下:

  1. 通過 Flink CDC 一鍵全增量一體入湖到 Paimon,此任務可以配置 Tag 的自動創建,然後通過 Paimon 的能力,將 Tag 映射爲 Hive 的分區,完全兼容原有 Hive SQL 的用法。

只需一步。

Paimon 的每一次寫都會生成一個 Immutable 的快照,快照可以被 Time Travel 的讀取,但是快照會有過期被刪除的問題,因此要解決此問題,可以基於快照創建 Tag;Tag 就是快照集合,通過Tag提供離線歷史數據的訪問。

流式入湖方式可以有如下多種方式:

  1. Flink SQL 入湖,SQL 處理,可以有函數等 Streaming SQL 的處理
  2. Paimon 一鍵 Schema Evolution 入湖,好處是 Schema 也會同步到下游 Paimon 表裏:詳見 https://paimon.apache.org/docs/master/cdc-ingestion/overview/

它的好處是:

  1. 架構鏈路複雜度低,不再因爲各種組件的問題導致鏈路延時,你只用運維這一個流作業,而且可以完全兼容原有 Hive SQL 用法。
  2. 時延低:延時取決於流作業的 Checkpoint Interval,數據最低1分鐘實時可見 (建議1-5分鐘)。不但如此,Paimon 也提供了流讀的能力,讓你完成分鐘級的 Streaming 計算,也可以寫到下游別的存儲。
  3. 存儲成本低:得益於湖格式的 Snapshot 管理,加上 LSM 的文件複用,比如同樣是存儲 100天的快照,原有 Hive 數倉 100 天需要 100 份的存儲,Paimon 在某些增量數據不多的場景只需要 2 份的存儲,大幅節省存儲資源。
  4. 計算成本低:得益於 LSM 的增量合併能力,此條鏈路只有增量數據的處理,沒有全量的合併。可能有用戶會擔心,常駐的流作業會消耗更多的資源,對 Paimon 來說,你可以打開純異步 Compaction 的機制,以 Paimon 優異的性能表現,只用少量的資源即可完成同步,Paimon 另有整庫同步等能力幫助你節省資源。

參考

Flink + Paimon 數據 CDC 入湖最佳實踐
Apache Paimon 實時數據湖 Streaming Lakehouse 的存儲底座

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