大数据 - Doris系列《三》- 数据表设计之表的基本概念

🐶3.1 字段类型

🐶3.2 表的基本概念

3.2.1 Row & Column

3.2.2 分区与分桶

🥙3.2.2.1 Partition

1. Range 分区

2. List 分区

进阶：复合分区与单分区的选择

3.2.3 PROPERTIES

🥙3.2.3.1 分片副本数

🥙3.2.3.2 存储介质和热数据冷却时间

3.2.4小练习：建表指定分区和分桶数

🐶3.1 字段类型

TINYINT	1 字节	范围：-2^7 + 1 ~ 2^7 - 1
SMALLINT	2 字节	范围：-2^15 + 1 ~ 2^15 - 1
INT	4 字节	范围：-2^31 + 1 ~ 2^31 - 1
BIGINT	8 字节	范围：-2^63 + 1 ~ 2^63 - 1
LARGEINT	16 字节	范围：-2^127 + 1 ~ 2^127 - 1
FLOAT	4 字节	支持科学计数法
DOUBLE	12 字节	支持科学计数法
DECIMAL[(precision, scale)]	16 字节	保证精度的小数类型。默认是DECIMAL(10, 0) ，precision: 1 ~ 27 ，scale: 0 ~ 9，其中整数部分为 1 ~ 18，不支持科学计数法
DATE	3 字节	范围：0000-01-01 ~ 9999-12-31
DATETIME	8 字节	范围：0000-01-01 00:00:00 ~ 9999-12-31 23:59:59
CHAR[(length)]		定长字符串。长度范围：1 ~ 255。默认为 1
VARCHAR[(length)]		变长字符串。长度范围：1 ~ 65533
BOOLEAN		与 TINYINT 一样，0 代表 false，1 代表 true
HLL	1~16385 个字节	hll 列类型，不需要指定长度和默认值,长度根据数据的聚合程度系统内控制，并且 HLL 列只能通过配套的hll_union_agg、Hll_cardinality、hll_hash 进行查询或使用
BITMAP		bitmap 列类型，不需要指定长度和默认值。表示整型的集合，元素最大支持到 2^64 - 1
STRING		变长字符串，0.15 版本支持，最大支持 2147483643 字节（2GB-4），长度还受 be 配置`string_type_soft_limit`, 实际能存储的最大长度取两者最小值。只能用在 value 列，不能用在 key列和分区、分桶列

🐶3.2 表的基本概念

3.2.1 Row & Column

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。

doris中的列分为两类：key列和value列

key列在doris中有两种作用：

聚合表模型中，key是聚合和排序的依据

其他表模型中，key是排序依据

表中所有数据的存储都是有序的，指定的key列的字典顺序去存

3.2.2 分区与分桶

partition（分区）：是在 逻辑上 将一张表按行(横向)划分

分区的逻辑存储在元数据里面的

tablet（又叫bucket，分桶）：在 物理上 对一个分区再按行(横向)划分

分区的基础上进一步划分

存储路径：table/分桶的文件夹

比如按照province分两个分区，按照id分两个桶，此时会在底层生成四个文件夹

🥙3.2.2.1 Partition

Partition 列可以指定一列或多列，在聚合模型中，分区列必须为 KEY 列。
不论分区列是什么类型，在写分区值时，都需要加双引号。
分区数量理论上没有上限。
当不使用 Partition 建表时，系统会自动生成一个和表名同名的，全值范围的 Partition。该 Partition 对用户不可见，并且不可删改。
创建分区时 不可添加范围重叠的分区。

1. Range 分区

range分区创建语法

1）单列分区

-- Range Partition
drop table if exists test.expamle_range_tb;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS test.expamle_range_tb
(`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"
)
ENGINE=OLAP
DUPLICATE KEY(`user_id`, `date`) -- 表模型
-- 分区的语法
PARTITION BY RANGE(`date`) -- 指定分区类型和分区列
(-- 指定分区名称，分区的上界   前闭后开PARTITION `p201701` VALUES LESS THAN ("2017-02-01"), PARTITION `p201702` VALUES LESS THAN ("2017-03-01"),PARTITION `p201703` VALUES LESS THAN ("2017-04-01")
)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 2;注意点
1. 分区名称要么用``号围起来，要么就单加一个名称

举例：

--id为int类型
PARTITION BY RANGE(`id`) -- 指定分区类型和分区列
(-- 指定分区名称，分区的上界   前闭后开PARTITION `p100` VALUES LESS THAN (100),   //范围： [int的最小值,100)PARTITION `p200` VALUES LESS THAN (200),   //范围： [100,200)PARTITION `p300` VALUES LESS THAN (300)    //范围： [200,300)
)

注意：

如果此时插入一条id=300的数据，分区字段里面并没有这个范围，会直接丢掉这条数据，并不会报错。

insert into table values(300)  丢掉
ok, 0行收到影响insert into table values(200) -->p300
ok.1行收到影响但在公司中往往需要同时插入多行数据，可能就会漏掉一条而不自知

分区列通常为时间列，以方便的管理新旧数据。
Partition 支持通过 VALUES LESS THAN (...) 仅指定上界，系统会将前一个分区的上界作为该分区的下界，生成一个左闭右开的区间。同时，也支持通过 VALUES [...) 指定上下界，生成一个左闭右开的区间。
通过 VALUES [...) 同时指定上下界比较容易理解。这里举例说明，当使用 VALUES LESS THAN (...) 语句进行分区的增删操作时，分区范围的变化情况：

如上 expamle_range_tbl 得建表语句中可以看到，当建表完成后，会自动生成如下3个分区：

-- 查看表中分区得情况
SHOW PARTITIONS FROM test.expamle_range_tbl \G;mysql> SHOW PARTITIONS FROM test.expamle_range_tbl \G;
*************************** 1. row ***************************PartitionId: 12020PartitionName: p201701VisibleVersion: 1VisibleVersionTime: 2022-08-30 21:57:36State: NORMALPartitionKey: dateRange: [types: [DATE]; keys: [0000-01-01]; ..types: [DATE]; keys: [2017-02-01]; )DistributionKey: user_idBuckets: 1ReplicationNum: 3StorageMedium: HDDCooldownTime: 9999-12-31 23:59:59
LastConsistencyCheckTime: NULLDataSize: 0.000 IsInMemory: falseReplicaAllocation: tag.location.default: 3
*************************** 2. row ***************************PartitionId: 12021PartitionName: p201702VisibleVersion: 1VisibleVersionTime: 2022-08-30 21:57:36State: NORMALPartitionKey: dateRange: [types: [DATE]; keys: [2017-02-01]; ..types: [DATE]; keys: [2017-03-01]; )DistributionKey: user_idBuckets: 1ReplicationNum: 3StorageMedium: HDDCooldownTime: 9999-12-31 23:59:59
LastConsistencyCheckTime: NULLDataSize: 0.000 IsInMemory: falseReplicaAllocation: tag.location.default: 3
*************************** 3. row ***************************PartitionId: 12022PartitionName: p201703VisibleVersion: 1VisibleVersionTime: 2022-08-30 21:57:35State: NORMALPartitionKey: dateRange: [types: [DATE]; keys: [2017-03-01]; ..types: [DATE]; keys: [2017-04-01]; )DistributionKey: user_idBuckets: 1ReplicationNum: 3StorageMedium: HDDCooldownTime: 9999-12-31 23:59:59
LastConsistencyCheckTime: NULLDataSize: 0.000 IsInMemory: falseReplicaAllocation: tag.location.default: 3
3 rows in set (0.00 sec)

这是他生成得三个分区：

p201701: [MIN_VALUE,  2017-02-01)
p201702: [2017-02-01, 2017-03-01)
p201703: [2017-03-01, 2017-04-01)

当我们增加一个分区 p201705 VALUES LESS THAN ("2017-06-01")，分区结果如下：

ALTER TABLE test.expamle_range_tbl ADD PARTITION p201705 VALUES LESS THAN ("2017-06-01");
p201701: [MIN_VALUE,  2017-02-01)
p201702: [2017-02-01, 2017-03-01)
p201703: [2017-03-01, 2017-04-01)
p201705: [2017-04-01, 2017-06-01)

此时我们删除分区 p201703，则分区结果如下：

ALTER TABLE test.expamle_range_tbl DROP PARTITION p201703;
p201701: [MIN_VALUE,  2017-02-01)
p201702: [2017-02-01, 2017-03-01)
p201705: [2017-04-01, 2017-06-01)

注意到 p201702 和 p201705 的分区范围并没有发生变化，而这两个分区之间，出现了一个空洞：[2017-03-01, 2017-04-01)。即如果导入的数据范围在这个空洞范围内，是无法导入的。

继续删除分区 p201702，分区结果如下：

p201701: [MIN_VALUE,  2017-02-01)
p201705: [2017-04-01, 2017-06-01)空洞范围变为：[2017-02-01, 2017-04-01)

现在增加一个分区 p201702new VALUES LESS THAN ("2017-03-01")，分区结果如下：

p201701:    [MIN_VALUE,  2017-02-01)
p201702new: [2017-02-01, 2017-03-01)
p201705:    [2017-04-01, 2017-06-01)可以看到空洞范围缩小为：[2017-03-01, 2017-04-01)

综上，分区的删除不会改变已存在分区的范围。删除分区可能出现空洞。通过 VALUES LESS THAN 语句增加分区时，分区的下界紧接上一个分区的上界。

2）多列分区

Range分区除了上述我们看到的单列分区，也支持 多列分区，示例如下：

PARTITION BY RANGE(`date`, `id`)     前闭后开
(PARTITION `p201701_1000` VALUES LESS THAN ("2017-02-01", "1000"),PARTITION `p201702_2000` VALUES LESS THAN ("2017-03-01", "2000"),PARTITION `p201703_all`  VALUES LESS THAN ("2017-04-01")-- 默认采用id类型的最小值
)

在以上示例中，我们指定 date(DATE 类型) 和 id(INT 类型) 作为分区列。以上示例最终得到的分区如下：

* p201701_1000:    [(MIN_VALUE,  MIN_VALUE), ("2017-02-01", "1000")   )
* p201702_2000:    [("2017-02-01", "1000"),  ("2017-03-01", "2000")   )
* p201703_all:     [("2017-03-01", "2000"),  ("2017-04-01", MIN_VALUE))

注意，最后一个分区用户缺失，只指定了 date 列的分区值，所以 id 列的分区值会默认填充 MIN_VALUE。当用户插入数据时，分区列值会按照顺序依次比较，最终得到对应的分区。举例如下：

2. List 分区

分区列支持 BOOLEAN, TINYINT, SMALLINT, INT, BIGINT, LARGEINT, DATE, DATETIME, CHAR, VARCHAR 数据类型，分区值为枚举值。只有当数据为目标分区枚举值其中之一时，才可以命中分区。
Partition 支持通过 VALUES IN (...) 来指定每个分区包含的枚举值。
下面通过示例说明，进行分区的增删操作时，分区的变化。

List分区创建语法

-- List PartitionCREATE TABLE IF NOT EXISTS test.expamle_list_tbl
(`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) NOT NULL COMMENT "用户所在城市",`age` SMALLINT NOT NULL COMMENT "用户年龄",`sex` TINYINT NOT NULL 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"
)
ENGINE=olap
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `timestamp`, `city`, `age`, `sex`)
PARTITION BY LIST(`city`)
(PARTITION `p_cn` VALUES IN ("Beijing", "Shanghai", "Hong Kong"),PARTITION `p_usa` VALUES IN ("New York", "San Francisco"),PARTITION `p_jp` VALUES IN ("Tokyo")
)
-- 指定分桶的语法
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES
("replication_num" = "3"
);

如上 example_list_tbl 示例，当建表完成后，会自动生成如下3个分区：

p_cn: ("Beijing", "Shanghai", "Hong Kong")
p_usa: ("New York", "San Francisco")
p_jp: ("Tokyo")

当我们增加一个分区 p_uk VALUES IN ("London")，分区结果如下：

p_cn: ("Beijing", "Shanghai", "Hong Kong")
p_usa: ("New York", "San Francisco")
p_jp: ("Tokyo")
p_uk: ("London")

当我们删除分区 p_jp，分区结果如下：

p_cn: ("Beijing", "Shanghai", "Hong Kong")
p_usa: ("New York", "San Francisco")
p_uk: ("London")

List分区也支持 多列分区，示例如下

PARTITION BY LIST(`id`, `city`)
(PARTITION `p1_city` VALUES IN (("1", "Beijing"), ("2", "Shanghai")),PARTITION `p2_city` VALUES IN (("2", "Beijing"), ("1", "Shanghai")),PARTITION `p3_city` VALUES IN (("3", "Beijing"), ("4", "Shanghai"))
)

在以上示例中，我们指定 id(INT 类型) 和 city(VARCHAR 类型) 作为分区列。以上示例最终得到的分区如下：

* p1_city: [("1", "Beijing"), ("1", "Shanghai")]
* p2_city: [("2", "Beijing"), ("2", "Shanghai")]
* p3_city: [("3", "Beijing"), ("3", "Shanghai")]

当用户插入数据时，分区列值会按照顺序依次比较，最终得到对应的分区。举例如下：

* 数据  --->  分区
* 1, Beijing     ---> p1_city
* 1, Shanghai    ---> p1_city
* 2, Shanghai    ---> p2_city
* 3, Beijing     ---> p3_city
* 1, Tianjin     ---> 无法导入
* 4, Beijing     ---> 无法导入

🥙 3.2.2.2 Bucket

如果使用了 Partition，则 DISTRIBUTED ... 语句描述的是数据在 各个分区内的划分规则。如果不使用 Partition，则描述的是对整个表的数据的划分规则。
分桶列可以是多列，但必须为 Key 列。分桶列可以和 Partition 列相同或不同。
分桶列的选择，是在 查询吞吐 和 查询并发 之间的一种权衡：

多个分桶列，适合高吞吐低并发的场景

单个分桶列，使用高并发点查询场景。
- 如果选择多个分桶列，则数据分布更均匀。如果一个查询条件不包含所有分桶列的等值条件，那么该查询会触发所有分桶同时扫描，这样 查询的吞吐会增加，单个查询的延迟随之降低。这个方式适合高吞吐低并发的查询场景。
- 如果仅选择一个或少数分桶列，则对应的点查询可以仅触发一个分桶扫描。此时，当多个点查询并发时，这些查询有 较大的概率分别触发不同的分桶扫描，各个查询之间的IO影响较小（尤其当不同桶分布在不同磁盘上时），所以这种方式适合高并发的点查询场景。
分桶的数量理论上没有上限

举例来说：

我们拿 省份和城市作为分桶列

1）当查询where province ='江苏‘ and city="南通“时，此时只需要根据江苏和南通的hashcode找到对应的分桶编号。（查询很快）

2）当查询where province ='江苏‘时，此时需要全表扫描。（查询会慢一些,但当你一个人查询时，所有机器都为你服务，读写数据的吞吐量会增加，因此适合于高吞吐低并发的场景）

关于 Partition 和 Bucket的数量和数据量的建议

一个表的 Tablet 总数量等于 (Partition num * Bucket num)。
分桶字段尽量选择基数大的字段。如只选择性别作为分桶列，只会落入两个桶中。
一个表的 Tablet 数量，在不考虑扩容的情况下，推荐略多于整个集群的磁盘数量。
单个 Tablet 的数据量理论上没有上下界，但建议在 1G - 10G 的范围内。如果单个 Tablet 数据量过小，则数据的聚合效果不佳，且元数据管理压力大。如果数据量过大，则不利于副本的迁移、补齐，且会增加 Schema Change 或者 Rollup 操作失败重试的代价（这些操作失败重试的粒度是 Tablet）。分桶应该控制桶内数据量，不易过大或者过小
当 Tablet 的数据量原则和数量原则冲突时，建议 优先考虑数据量原则 。
在建表时，每个分区的 Bucket 数量统一指定。但是在动态增加分区时（ADD PARTITION），可以单独指定新分区的 Bucket 数量。可以利用这个功能方便的应对数据缩小或膨胀。
一个 Partition 的 Bucket 数量一旦指定，不可更改。所以在确定 Bucket 数量时，需要预先考虑集群扩容的情况。比如当前只有 3 台 host，每台 host 有 1 块盘。如果 Bucket 的数量只设置为 3 或更小，那么后期即使再增加机器，也不能提高并发度。

小例子：

假设在有10台BE，每台BE一块磁盘的情况下。

如果一个表总大小为 500MB，则可以考虑4-8个分片。 5个

5GB：8-16个分片。

50GB：32个分片。

500GB：建议分区，每个分区大小在 50GB 左右，每个分区16-32个分片。

5TB：建议分区，每个分区大小在 500GB 左右，每个分区16-32个分片。

注：表的数据量可以通过 SHOW DATA命令查看，结果除以副本数，即表的数据量。

进阶：复合分区与单分区的选择

复合分区

第一级称为 Partition，即分区。用户可以指定某一维度列作为分区列（当前只支持整型和时间类型的列），并指定每个分区的取值范围。

第二级称为 Distribution，即分桶。用户可以指定一个或多个维度列以及桶数对数据进行 HASH 分布。

以下场景推荐使用复合分区

有时间维度或类似带有有序值的维度，可以以这类维度列作为分区列。分区粒度可以根据导入频次、分区数据量等进行评估。地域、时间

历史数据删除需求：如有删除历史数据的需求（比如仅保留最近N 天的数据）。使用复合分区，可以通过删除历史分区来达到目的。也可以通过在指定分区内发送 DELETE 语句进行数据删除。2

改善数据倾斜问题：每个分区可以单独指定分桶数量。如按天分区，当每天的数据量差异很大时，可以通过指定分区的分桶数，合理划分不同分区的数据,分桶列建议选择区分度大的列。

用户也可以不使用复合分区，即使用单分区。则数据只做 HASH 分布。

3.2.3 PROPERTIES

在建表语句的最后，可以用 PROPERTIES 关键字来设置一些表的属性参数（参数有很多）

PROPERTIES("参数名" = "参数值"
)

下文挑选了3个比较重要的参数进行示例；

🥙3.2.3.1 分片副本数

replication_num

每个 Tablet 的副本数量。默认为 3，建议保持默认即可。在建表语句中，所有 Partition中的 Tablet 副本数量统一指定。而在增加新分区时，可以单独指定新分区中 Tablet 的副本数量。

副本数量可以在运行时修改。强烈建议保持奇数。

最大副本数量取决于集群中独立 IP 的数量（注意不是 BE 数量）。Doris 中副本分布的原则是，不允许同一个 Tablet 的副本分布在同一台物理机上，而识别物理机即通过 IP。所以，即使在同一台物理机上部署了 3 个或更多 BE 实例，如果这些 BE 的 IP 相同，则依然只能设置副本数为 1。对于一些小，并且更新不频繁的维度表，可以考虑设置更多的副本数。这样在 Join 查询时，可以有更大的概率进行本地数据 Join。

🥙3.2.3.2 存储介质和热数据冷却时间

storage_medium
storage_cooldown_time datetime

建表时，可以统一指定所有 Partition 初始存储的介质及热数据的冷却时间，如：

"storage_medium" = "SSD" 
"storage_cooldown_time" = "2023-04-20 00:00:00" 要在当前时间之后，并且是一个datetime类型

默认初始存储介质可通过 fe 的配置文件 fe.conf 中指定 default_storage_medium=xxx,如果没有指定，则默认为 HDD。如果指定为 SSD，则数据初始存放在 SSD 上。没设storage_cooldown_time，则默认 30 天后，数据会从 SSD 自动迁移到 HDD上。如果指定了 storage_cooldown_time，则在到达 storage_cooldown_time 时间后，数据才会迁移。

注意:

当指定 storage_medium 时，如果 FE 参数 enable_strict_storage_medium_check 为False 该参数只是一个“尽力而为”的设置。即使集群内没有设置 SSD 存储介质，也不会报错，而是自动存储在可用的数据目录中。

同样，如果 SSD 介质不可访问、空间不足，都可能导致数据初始直接存储在其他可用介质上。而数据到期迁移到 HDD 时，如果 HDD 介质不可访问、空间不足，也可能迁移失败（但是会不断尝试）。

如果 FE 参数enable_strict_storage_medium_check 为 True 则当集群内没有设置 SSD 存储介质时，会报错Failed to find enough host in all backends with storage medium is SSD。

3.2.4小练习：建表指定分区和分桶数

create table student(uid int,name varchar(10),birthday date,age int,province varchar(10)
)engine =olap
duplicate key(uid,name,birthday)
partition by range(birthday)(partition  `p202209` values less than ("2022-10-01"),partition `p202210` values less than ("2022-11-01"),partition `p202211` values less than ("2022-12-01"),partition `p202212` values less than ("2023-01-01")
)
distributed by hash(uid) buckets 4
properties("replication_num"="2","storage_medium"="SSD","storage_cooldown_time"="2024-01-25 05:00:00"
);