StarRocks之数据模型实践

发表于 2024-01-14 更新于 2024-11-02 阅读次数：阅读次数：

目前StarRocks根据摄入数据和实际存储数据之间的映射关系，分为明细模型（Duplicate key）、聚合模型（Aggregate key）、更新模型（Unique key）和主键模型（Primary key）。

四种模型分别对应不同业务场景

明细模型

StarRocks建表默认采用明细模型，排序列使用稀疏索引，可以快速过滤数据。明细模型用于保存所有历史数据，并且用户可以考虑将过滤条件中频繁使用的维度列作为排序键，比如用户经常需要查看某一时间，可以将事件时间和事件类型作为排序键。

建表，在建表时指定模型和排序键

CREATE TABLE IF NOT EXISTS detail (
  event_time DATETIME NOT NULL COMMENT "datetime of event",
  event_type INT NOT NULL COMMENT "type of event",
  user_id INT COMMENT "id of user",
  device_code INT COMMENT "device of ",
  channel INT COMMENT "" 
) 
DUPLICATE KEY ( event_time, event_type ) 
DISTRIBUTED BY HASH ( user_id );

插入测试数据

INSERT INTO detail VALUES('2021-11-18 12:00:00.00',1,1001,1,1);
INSERT INTO detail VALUES('2021-11-17 12:00:00.00',2,1001,1,1);
INSERT INTO detail VALUES('2021-11-16 12:00:00.00',3,1001,1,1);
INSERT INTO detail VALUES('2021-11-15 12:00:00.00',1,1001,1,1);
INSERT INTO detail VALUES('2021-11-14 12:00:00.00',2,1001,1,1);

查询

SELECT *FROM detail;

+---------------------+------------+---------+-------------+---------+
| event_time          | event_type | user_id | device_code | channel |
+---------------------+------------+---------+-------------+---------+
| 2021-11-18 12:00:00 |          1 |    1001 |           1 |       1 |
| 2021-11-17 12:00:00 |          2 |    1001 |           1 |       1 |
| 2021-11-16 12:00:00 |          3 |    1001 |           1 |       1 |
| 2021-11-15 12:00:00 |          1 |    1001 |           1 |       1 |
| 2021-11-14 12:00:00 |          2 |    1001 |           1 |       1 |
+---------------------+------------+---------+-------------+---------+

聚合模型

在数据分析中，很多场景需要基于明细数据进行统计和汇总，这个时候就可以使用聚合模型了。比如：统计app访问流量、用户访问时长、用户访问次数、展示总量、消费统计等等场景。
适合聚合模型来分析的业务场景有以下特点：

业务方进行查询为汇总类查询，比如sum、count、max
不需要查看原始明细数据
老数据不会被频繁修改，只会追加和新增

建表，指定聚合模型

CREATE TABLE IF NOT EXISTS aggregate_tbl (
  site_id LARGEINT NOT NULL COMMENT "id of site",
  date DATE NOT NULL COMMENT "time of event",
  city_code VARCHAR ( 20 ) COMMENT "city_code of user",
  pv BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "total page views",
  mt BIGINT MAX
) 
AGGREGATE KEY(site_id, date, city_code)
DISTRIBUTED BY HASH (site_id);

插入测试数据

INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1001,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,5);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1001,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,10);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1001,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,15);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1001,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,100);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1001,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,20);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1002,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,5);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1002,'2021-11-18 12:00:00.00',100,3,25);
INSERT INTO aggregate_tbl VALUES(1002,'2021-11-18 12:00:00.00',100,1,15);

查询测试数据，可以看到pv是sum累计的值，mt是明细中最大的值。如果只需要查看聚合后的指标，那么使用此种模型将会大大减少存储的数据量。

select *from aggregate_tbl;

+---------+------------+-----------+------+------+
| site_id | date       | city_code | pv   | mt   |
+---------+------------+-----------+------+------+
| 1001    | 2021-11-18 | 100       |    5 |  100 |
| 1002    | 2021-11-18 | 100       |    5 |   25 |
+---------+------------+-----------+------+------+

更新模型

有些分析场景之下，数据需要进行更新比如拉链表，StarRocks则采用更新模型来满足这种需求,比如电商场景中，订单的状态经常会发生变化，每天的订单更新量可突破上亿。这种业务场景下，如果只靠明细模型下通过delete+insert的方式，是无法满足频繁更新需求的，因此，用户需要使用更新模型（唯一键来判断唯一性）来满足分析需求。但是如果用户需要更加实时/频繁的更新操作，建议使用主键模型。
使用更新模型的场景特点：

已经写入的数据有大量的更新需求
需要进行实时数据分析

建表，指定更新模型

CREATE TABLE IF NOT EXISTS update_detail (
	create_time DATE NOT NULL COMMENT "create time of an order",
	order_id BIGINT NOT NULL COMMENT "id of an order",
	order_state INT COMMENT "state of an order",
	total_price BIGINT COMMENT "price of an order" 
) 
UNIQUE KEY ( create_time, order_id ) 
DISTRIBUTED BY HASH ( order_id );

插入测试数据，注意：现在是指定create_time和order_id为唯一键，那么相同日期相同订单的数据会进行覆盖操作

INSERT INTO update_detail VALUES('2011-11-18',1001,1,1000);
INSERT INTO update_detail VALUES('2011-11-18',1001,2,2000);
INSERT INTO update_detail VALUES('2011-11-17',1001,2,500);
INSERT INTO update_detail VALUES('2011-11-18',1002,3,3000);
INSERT INTO update_detail VALUES('2011-11-18',1002,4,4500);

查询结果，可以看到如果日期和订单相同则会进行覆盖操作。

select *from update_detail;

+-------------+----------+-------------+-------------+
| create_time | order_id | order_state | total_price |
+-------------+----------+-------------+-------------+
| 2011-11-17  |     1001 |           2 |         500 |
| 2011-11-18  |     1001 |           2 |        2000 |
| 2011-11-18  |     1002 |           4 |        4500 |
+-------------+----------+-------------+-------------+

主键模型

相比较更新模型，主键模型可以更好地支持实时/频繁更新的功能。虽然更新模型也可以实现实时对数据的更新，但是更新模型采用Merge on Read读时合并策略会大大限制查询功能，在主键模型更好地解决了行级的更新操作。配合Flink-connector-starrocks可以完成Mysql CDC实时同步的方案。
需要注意的是：由于存储引擎会为主键建立索引，导入数据时会把索引加载到内存中，所以主键模型对内存的要求更高，所以不适合主键模型的场景还是比较多的。
目前比较适合使用主键模型的场景有这两种：

数据冷热特征，比如最近几天的数据才需要修改，老的冷数据很少需要修改，比如订单数据，老的订单完成后就不在更新，并且分区是按天进行分区的，那么在导入数据时历史分区的数据的主键就不会被加载，也就不会占用内存了，内存中仅会加载近几天的索引。
大宽表（数百列数千列），主键只占整个数据的很小一部分，内存开销比较低。比如用户状态/画像表，虽然列非常多，但总的用户数量不大（千万-亿级别），主键索引内存占用相对可控。

原理：由于更新模型采用Merge策略，使得谓词无法下推和索引无法使用，严重影响查询性能。所以主键模型通过主键约束，保证同一个主键仅存一条数据的记录，这样就规避了Merge操作。StarRocks收到对某记录的更新操作时，会通过主键索引找到该条数据的位置，并对其标记为删除，再插入一条数据，相当于把update改写为delete+insert

建表，指定主键模型

CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
	user_id BIGINT NOT NULL,
	name STRING NOT NULL,
	email STRING NULL,
	address STRING NULL,
	age TINYINT NULL,
	sex TINYINT NULL 
)
PRIMARY KEY ( user_id ) 
DISTRIBUTED BY HASH (user_id);

插入测试数据，和更新模型类似，当user_id相同发送冲突时会进行覆盖

INSERT INTO users VALUES(1001,'张三','zhang@qq.com','address1',17,'0');
INSERT INTO users VALUES(1001,'李四','li@qq.com','address2',18,'1');
INSERT INTO users VALUES(1002,'alice','alice@qq.com','address3',18,'0');
INSERT INTO users VALUES(1002,'peter','peter@qq.com','address4',18,'1');

查询数据

select *from users;
+---------+--------+--------------+----------+------+------+
| user_id | name   | email        | address  | age  | sex  |
+---------+--------+--------------+----------+------+------+
|    1001 | 李四   | li@qq.com    | address2 |   18 |    1 |
|    1002 | peter  | peter@qq.com | address4 |   18 |    1 |
+---------+--------+--------------+----------+------+------+

其他

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