doris通关之概念、架构篇

1.OLTP和OLAP概念

OLTP是 Online Transaction Processing 的简称；OLAP 是 OnLine Analytical Processing 的简称
OLTP的查询一般只会访问少量的记录，且大多时候都会利用索引。比如最常见的基于主键的 CRUD 操作
OLAP 的查询一般需要 Scan 大量数据，大多时候只访问部分列，聚合的需求（Sum，Count，Max，Min 等）会多于明细的需求（查询原始的明细数据）

1.1.OLAP分类

• MOLAP：通过预计算，提供稳定的切片数据，实现多次查询一次计算，减轻了查询时的计算压力，保证了查询的稳定性，是“空间换时间”的最佳路径。实现了基于Bitmap的去重算法，支持在不同维度下去重指标的实时统计，效率较高。
• ROLAP：基于实时的大规模并行计算，对集群的要求较高。MPP引擎的核心是通过将数据分散，以实现CPU、IO、内存资源的分布，来提升并行计算能力。在当前数据存储以磁盘为主的情况下，数据Scan需要的较大的磁盘IO，以及并行导致的高CPU，仍然是资源的短板。因此，高频的大规模汇总统计，并发能力将面临较大挑战，这取决于集群硬件方面的并行计算能力。传统去重算法需要大量计算资源，实时的大规模去重指标对CPU、内存都是一个巨大挑战。目前Doris最新版本已经支持Bitmap算法，配合预计算可以很好地解决去重应用场景。
  

1.2.MOLAP和ROLAP对比

a.MOLAP模式的劣势（以Kylin为例）

• 应用层模型复杂，根据业务需要以及Kylin生产需要，还要做较多模型预处理。这样在不同的业务场景中，模型的利用率也比较低。
• 由于MOLAP不支持明细数据的查询，在“汇总+明细”的应用场景中，明细数据需要同步到DBMS引擎来响应交互，增加了生产的运维成本。
• 较多的预处理伴随着较高的生产成本。

b.ROLAP模式的优势

• 应用层模型设计简化，将数据固定在一个稳定的数据粒度即可。比如商家粒度的星形模型，同时复用率也比较高。
• App层的业务表达可以通过视图进行封装，减少了数据冗余，同时提高了应用的灵活性，降低了运维成本。
• 同时支持“汇总+明细”。
• 模型轻量标准化，极大的降低了生产成本。

综上所述，在变化维、非预设维、细粒度统计的应用场景下，使用MPP引擎驱动的ROLAP模式，可以简化模型设计，减少预计算的代价，并通过强大的实时计算能力，可以支撑良好的实时交互体验。

1.3.对比其他的OLAP系统

2.doris架构

Doris主要整合了Google Mesa（数据模型），Apache Impala（MPP Query Engine)和Apache ORCFile (存储格式，编码和压缩) 的技术

为什么要将这三种技术整合？

• Mesa可以满足我们许多存储需求的需求，但是Mesa本身不提供SQL查询引擎。
• Impala是一个非常好的MPP SQL查询引擎，但是缺少完美的分布式存储引擎。
• 自研列式存储：存储层对存储数据的管理通过storage_root_path路径进行配置，路径可以是多个。存储目录下一层按照分桶进行组织，分桶目录下存放具体的tablet，按照tablet_id命名子目录。

因此选择了这三种技术的组合。

Doris的系统架构如下，Doris主要分为FE和BE两个组件：

Doris的架构很简洁，使用MySQL协议，用户可以使用任何MySQL ODBC/JDBC和MySQL客户端直接访问Doris，只设FE(Frontend)、BE(Backend)两种角色、两个进程，不依赖于外部组件，方便部署和运维。

• FE：Frontend，即 Doris 的前端节点。主要负责接收和返回客户端请求、元数据以及集群管理、查询计划生成等工作
• BE：Backend，即 Doris 的后端节点。主要负责数据存储与管理、查询计划执行等工作。

FE,BE都可线性扩展

2.1.FE的两种角色

FE主要有两个角色，一个是follower，另一个是observer。多个follower组成选举组，会选出一个master，master是follower的一个特例，Master跟follower，主要是用来达到元数据的高可用，保证单节点宕机的情况下，元数据能够实时地在线恢复，而不影响整个服务。

Observer节点仅从 leader (master)节点进行元数据同步，不参与选举。可以横向扩展以提供元数据的读服务的扩展性。

数据的可靠性由BE保证，BE会对整个数据存储多副本或者是三副本。副本数可根据需求动态调整。

2.1.1.follower个数为什么要是奇数？

一条元数据日志需要在多数 Follower 节点写入成功，才算成功。比如3个 FE ，2个写入成功才可以。这也是为什么 Follower 角色的个数需要是奇数的原因。

2.2.元数据管理及数据可靠性

Doris采用Paxos协议以及Memory+ Checkpoint + Journal的机制来确保元数据的高性能及高可靠。元数据的每次更新，都会遵照以下几步：

1. 首先写入到磁盘的日志文件中
2. 然后再写到内存中
3. 最后定期checkpoint到本地磁盘上

相当于是一个纯内存的一个结构，也就是说所有的元数据都会缓存在内存之中，从而保证FE在宕机后能够快速恢复元数据，而且不丢失元数据。
Leader、follower和 observer它们三个构成一个可靠的服务，如果发生节点宕机的情况，一般是部署一个leader两个follower，目前来说基本上也是这么部署的。就是说三个节点去达到一个高可用服务。单机的节点故障的时候其实基本上三个就够了，因为FE节点毕竟它只存了一份元数据，它的压力不大，所以如果FE太多的时候它会去消耗机器资源，所以多数情况下三个就足够了，可以达到一个很高可用的元数据服务。