聊聊流式数据湖Paimon(四)

Partial Update

数据打宽

通过不同的流写不同的字段，打宽了数据的维度，填充了数据内容；如下所示：

--FlinkSQL参数设置
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`;

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

--创建Partial update结果表
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个bucket
    'bucket-key' = 'order_id',
    -- 记录排序字段
    'sequence.field' = 'binlog_time',
    -- 选择 full-compaction ，在compaction后产生完整的changelog
    'changelog-producer' = 'full-compaction',
    -- compaction 间隔时间
    'changelog-producer.compaction-interval' = '2 min',
    'merge-engine' = 'partial-update',
    -- 忽略DELETE数据，避免运行报错
    '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中的表被多流填充数据且打宽维度后，支持流读、批读的方式提供完整的Changelog给下游。

Sequence-Group

配置：'fields.G.sequence-group'='A,B'
由字段G控制是否更新字段A, B；总得来说，G的值如果为null或比更新值大将不更新A,B；如下单测

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. 在多个数据流更新期间的无序问题。每个数据流都定义自己的序列组。
2. 真正的部分更新，而不仅仅是非空值的更新。
3. 接受删除记录来撤销部分列。

Changelog-Producer

Paimon通过Changelog-Producer支持生成changelog，并支持下游以流读、批读的形式读取changelog。
Changelog的生成有多种方式，input、lookup、full-compaction；其生成代价是由低到高。

None

不查找旧值，不额外写Changelog；但会下游任务中通过ChangelogNormalize算子补足Changelog。

Input

不查找旧值，额外写Changelog；适用与CDC的数据源。

Lookup

查找旧值，额外写Changelog；如果不是CDC数据源，需要通过LookupCompaction查找旧值，即在 compaction 的过程中, 会去向高层查找本次新增 key 的旧值, 如果没有查找到, 那么本次的就是新增 key, 如果有查找到, 那么就生成完整的 UB 和 UA 消息。

Full-Compaction

查找旧值，额外写Changelog；在 full compact 的过程中, 其实数据都会被写到最高层, 所以所有 value 的变化都是可以推演出来的.

数据一致性

通过数据血缘、数据版本实现了数据的一致性保证。

数据版本

通过Flink的checkpoint机制，生成Snapshot并标记版本，即，一个Snapshot对应数据的一个版本。
比如 Job-A 基于 Table-A 的 Snapshot-20 产出了 Table-B 的 Snapshot-11。Job-B 基于 Table-A 的Snapshot-20产出了 Table-C 的 Snapshot-15。那么 Job-C 的查询就应该基于 Table-B 的 Snapshot-11 和 Table-C 的 Snapshot-15 进行计算，明确了数据版本，从而实现计算的一致性。

生成的snapshot-xx，就是数据的版本号。

数据对齐

将 Checkpoint 插入到两个 Snapshot 的数据之间。如果当前的 Snapshot 还没有完全被消费，这个 Checkpoint 的触发会被推迟，从而实现按照 Snapshot 对数据进行划分和对齐。

实现分为两个部分。

• 在提交阶段，需要去血缘关系表中查询上下游表的一致性版本，并且基于查询结果给对应的上游表设置起始的消费位置。
• 在运行阶段，按照消费的 Snapshot 来协调 Checkpoint，在 Flink 的 Checkpoint Coordinator 向 Source 发出 Checkpoint 的请求时，会强制要求将 Checkpoint 插入到两个 Snapshot 的数据之间。如果当前的 Snapshot 还没有完全被消费，这个 Checkpoint 的触发会被推迟，从而实现按照 Snapshot 对数据进行划分和处理。

数据血缘

概念

数据从产生到消费的整个流转过程中所经历的各种转换、处理和流动的轨迹。数据血缘提供了数据的来源、去向以及中间处理过程的透明度，帮助用户理解数据如何在系统中被处理和移动，以及数据是如何从原始状态转化为最终的可消费形态。

实现

在checkpoint的提交时将数据的血缘关系写入到System Table，记录血缘关系。