聊聊流式數據湖Paimon(四)

Partial Update

數據打寬

通過不同的流寫不同的字段，打寬了數據的維度，填充了數據內容；如下所示：

--FlinkSQL參數設置
set
    `table.dynamic-table-options.enabled` = `true`;

SET
    `env.state.backend` = `rocksdb`;

SET
    `execution.checkpointing.interval` = `60000`;

SET
    `execution.checkpointing.tolerable-failed-checkpoints` = `3`;

SET
    `execution.checkpointing.min-pause` = `60000`;

--創建Paimon catalog
CREATE CATALOG paimon WITH (
    'type' = 'paimon',
    'metastore' = 'hive',
    'uri' = 'thrift://localhost:9083',
    'warehouse' = 'hdfs://paimon',
    'table.type' = 'EXTERNAL'
);

--創建Partial update結果表
CREATE TABLE if not EXISTS paimon.dw.order_detail (
    `order_id` string,
    `product_type` string,
    `plat_name` string,
    `ref_id` bigint,
    `start_city_name` string,
    `end_city_name` string,
    `create_time` timestamp(3),
    `update_time` timestamp(3),
    `dispatch_time` timestamp(3),
    `decision_time` timestamp(3),
    `finish_time` timestamp(3),
    `order_status` int,
    `binlog_time` bigint,
    PRIMARY KEY (order_id) NOT ENFORCED
) WITH (
    'bucket' = '20',
    -- 指定20個bucket
    'bucket-key' = 'order_id',
    -- 記錄排序字段
    'sequence.field' = 'binlog_time',
    -- 選擇 full-compaction ，在compaction後產生完整的changelog
    'changelog-producer' = 'full-compaction',
    -- compaction 間隔時間
    'changelog-producer.compaction-interval' = '2 min',
    'merge-engine' = 'partial-update',
    -- 忽略DELETE數據，避免運行報錯
    'partial-update.ignore-delete' = 'true'
);

INSERT INTO
    paimon.dw.order_detail 
-- order_info表提供主要字段
SELECT
    order_id,
    product_type,
    plat_name,
    ref_id,
    cast(null as string) as start_city_name,
    cast(null as string) as end_city_name,
    create_time,
    update_time,
    dispatch_time,
    decision_time,
    finish_time,
    order_status,
    binlog_time
FROM
    paimon.ods.order_info
    /*+ OPTIONS ('scan.mode'='latest') */
union
all 
-- order_address表提供城市字段
SELECT
    order_id,
    cast(null as string) as product_type,
    cast(null as string) as plat_name,
    cast(null as bigint) as ref_id,
    start_city_name,
    end_city_name,
    cast(null as timestamp(3)) as create_time,
    cast(null as timestamp(3)) as update_time,
    cast(null as timestamp(3)) as dispatch_time,
    cast(null as timestamp(3)) as decision_time,
    cast(null as timestamp(3)) as finish_time,
    cast(null as int) as order_status,
    binlog_time
FROM
    paimon.ods.order_address
    /*+ OPTIONS ('scan.mode'='latest') */
;

完整的Changlog

Paimon中的表被多流填充數據且打寬維度後，支持流讀、批讀的方式提供完整的Changelog給下游。

Sequence-Group

配置：'fields.G.sequence-group'='A,B'
由字段G控制是否更新字段A, B；總得來說，G的值如果爲null或比更新值大將不更新A,B；如下單測

public void testSequenceGroup() {
    sql(
            "CREATE TABLE SG ("
                    + "k INT, a INT, b INT, g_1 INT, c INT, d INT, g_2 INT, PRIMARY KEY (k) NOT ENFORCED)"
                    + " WITH ("
                    + "'merge-engine'='partial-update', "
                    + "'fields.g_1.sequence-group'='a,b', "
                    + "'fields.g_2.sequence-group'='c,d');");

    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)");

    // g_2 should not be updated
    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 2, 2, 2, 2, 2, CAST(NULL AS INT))");

    // select *
    assertThat(sql("SELECT * FROM SG")).containsExactlyInAnyOrder(Row.of(1, 2, 2, 2, 1, 1, 1));

    // projection
    assertThat(sql("SELECT c, d FROM SG")).containsExactlyInAnyOrder(Row.of(1, 1));

    // g_1 should not be updated
    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 3, 3, 1, 3, 3, 3)");

    assertThat(sql("SELECT * FROM SG")).containsExactlyInAnyOrder(Row.of(1, 2, 2, 2, 3, 3, 3));

    // d should be updated by null
    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 3, 3, 3, 2, 2, CAST(NULL AS INT))");
    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 4, 4, 4, 2, 2, CAST(NULL AS INT))");
    sql("INSERT INTO SG VALUES (1, 5, 5, 3, 5, CAST(NULL AS INT), 4)");

    assertThat(sql("SELECT a, b FROM SG")).containsExactlyInAnyOrder(Row.of(4, 4));
    assertThat(sql("SELECT c, d FROM SG")).containsExactlyInAnyOrder(Row.of(5, null));
}

其作用是：

1. 在多個數據流更新期間的無序問題。每個數據流都定義自己的序列組。
2. 真正的部分更新，而不僅僅是非空值的更新。
3. 接受刪除記錄來撤銷部分列。

Changelog-Producer

Paimon通過Changelog-Producer支持生成changelog，並支持下游以流讀、批讀的形式讀取changelog。
Changelog的生成有多種方式，input、lookup、full-compaction；其生成代價是由低到高。

None

不查找舊值，不額外寫Changelog；但會下游任務中通過ChangelogNormalize算子補足Changelog。

Input

不查找舊值，額外寫Changelog；適用與CDC的數據源。

Lookup

查找舊值，額外寫Changelog；如果不是CDC數據源，需要通過LookupCompaction查找舊值，即在 compaction 的過程中, 會去向高層查找本次新增 key 的舊值, 如果沒有查找到, 那麼本次的就是新增 key, 如果有查找到, 那麼就生成完整的 UB 和 UA 消息。

Full-Compaction

查找舊值，額外寫Changelog；在 full compact 的過程中, 其實數據都會被寫到最高層, 所以所有 value 的變化都是可以推演出來的.

數據一致性

數據版本

通過Flink的checkpoint機制，生成Snapshot並標記版本，即，一個Snapshot對應數據的一個版本。
比如 Job-A 基於 Table-A 的 Snapshot-20 產出了 Table-B 的 Snapshot-11。Job-B 基於 Table-A 的Snapshot-20產出了 Table-C 的 Snapshot-15。那麼 Job-C 的查詢就應該基於 Table-B 的 Snapshot-11 和 Table-C 的 Snapshot-15 進行計算，明確了數據版本，從而實現計算的一致性。

生成的snapshot-xx，就是數據的版本號。

數據對齊

將 Checkpoint 插入到兩個 Snapshot 的數據之間。如果當前的 Snapshot 還沒有完全被消費，這個 Checkpoint 的觸發會被推遲，從而實現按照 Snapshot 對數據進行劃分和對齊。

實現分爲兩個部分。

• 在提交階段，需要去血緣關係表中查詢上下游表的一致性版本，並且基於查詢結果給對應的上游表設置起始的消費位置。
• 在運行階段，按照消費的 Snapshot 來協調 Checkpoint，在 Flink 的 Checkpoint Coordinator 向 Source 發出 Checkpoint 的請求時，會強制要求將 Checkpoint 插入到兩個 Snapshot 的數據之間。如果當前的 Snapshot 還沒有完全被消費，這個 Checkpoint 的觸發會被推遲，從而實現按照 Snapshot 對數據進行劃分和處理。

數據血緣

概念

數據從產生到消費的整個流轉過程中所經歷的各種轉換、處理和流動的軌跡。數據血緣提供了數據的來源、去向以及中間處理過程的透明度，幫助用戶理解數據如何在系統中被處理和移動，以及數據是如何從原始狀態轉化爲最終的可消費形態。

實現

在checkpoint的提交時將數據的血緣關係寫入到System Table，記錄血緣關係。