kylin cube 构建和优化

kylin构建类型

  • 全量构建
    在构建模型的时候没有对数据指定分割时间列(partition date colume),每次都会从hive表种获取全量数据
  • 增量构建
    增量构建的时候,Kylin每次都会从Hive中读取一个时间范围内的数据,然后进行计算,并以一个Segment的形式进行保存。下次再构建的时候,会自动以上次结束的时间为起点时间,再选择新的终止时间进行构建。经过多次构建,Cube中将会有多个Segment依次按时间顺序进行排列,如Seg-1,Seg-2,…,Seg-N。查询的时候,Kylin会查询一个或多个Segment然后再做聚合计算,以便返回正确的结果给请求者。
    使用增量构建的好处是,每次只需要对新增数据进行计算,从而避免了对历史数据进行重复计算。对于数据量很大的Cube,使用增量构建(时间范围是前闭后开)
    是非常有必要的
    kylin 提供restfulApi,可以实现自动化cube构建、刷新和合并Segment
    1、刷新
    增量构建刷新历史数据,REFRESH
    2、合并Segment
    合并相同的Key,从而减少Cube的存储空间。
    由于Segment减少了,因此可以减少查询时的二次聚合,提高了查询性能。
    HTable的数量得以减少,更便于集群的管理。
    合并的时候,Kylin将直接以当初各个Segment构建时生成的Cuboid文件作为输入内容,而不需要从Hive加载原始数据。后续的步骤跟构建时基本一致。直到新的HTable加载完成后,Kylin才会卸载旧的HTable,从而确保在整个合并过程中,Cube都是可以查询的
  • 流式构建

kylin 优化

1、衍生维度(Derived Dim)优化(减少Cube中Cuboid的数量-Cuboid剪枝)
衍生维度是在事实表(fact)和维度表(lookup)关联,查询的维度如图所示


image.png

在维度中只放入了这个维度表的主键(在底层实现中,我们更偏向使用事实表上的外键,因为在left joint的情况下事实表外键是维度表主键的超集),也就是只物化按日聚合的Cuboid。当用户需要以更高的粒度(比如按周、按月)来聚合时,如果在查询时获取按日聚合的Cuboid数据,并在查询引擎中实时地进行上卷操作,那么就达到了使用牺牲一部分运行时性能来节省Cube空间占用的目的。
思想:给了最底层数据,然后在查询过程种进行实时上卷操作
2、使用聚合组(减少Cube中Cuboid的数量-Cuboid剪枝)
用户根据自己关注的维度组合,可以划分出自己关注的组合大类,这些大类在 Apache Kylin 里面被称为聚合组。例如图 1 中展示的 Cube,如果用户仅仅关注维度 AB 组合和维度 CD 组合,那么该 Cube 则可以被分化成两个聚合组,分别是聚合组 AB 和聚合组 CD。如图 2 所示,生成的 Cuboid 数目从 16 个缩减成了 8 个。


image.png

2.1、必要维度(Mandatory Dimensions):所有cuboid必须包含的维度,不会计算不包含强制维度的cuboid。
image.png

2.2、层次维度(Hierarchy Dimensions):具有一定层次关系的维度
group by country
group by country, province(等同于group by province)
group by country, province, city
(等同于 group by country, city 或者group by city)


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2.3、联合维度(Joint Dimensions):将几个维度视为一个维度。
例如将维度 A、B 和 C 定义为联合维度,Apache Kylin 就仅仅会构建 Cuboid ABC,而 Cuboid AB、BC、A 等等Cuboid 都不会被生成。最终的 Cube 结果如图5所示,Cuboid 数目从 16 减少到 4。


image.png

3、并发粒度优化(查询性能)
当Segment中某一个Cuboid的大小超出一定的阈值时,系统会将该Cuboid的数据分片到多个分区中,以实现Cuboid数据读取的并行化,从而优化Cube的查询速度。具体的实现方式如下:构建引擎根据Segment估计的大小,以及参数“kylin.hbase.region.cut”的设置决定Segment在存储引擎中总共需要几个分区来存储,如果存储引擎是HBase,那么分区的数量就对应于HBase中的Region数量。kylin.hbase.region.cut的默认值是5.0,单位是GB,也就是说对于一个大小估计是50GB的Segment,构建引擎会给它分配10个分区。用户还可以通过设置kylin.hbase.region.count.min(默认为1)和kylin.hbase.region.count.max(默认为500)两个配置来决定每Segment最少或最多被划分成多少个分区。
4、rowkey优化(查询性能,节约空间)
选择合适的编码,调整rowkey顺序(常用的查询colume放在前面)
Cube的每个Cuboid中都包含了大量的行,每个行又分为Rowkeys和Measure部分。每行Cuboid数据中的Rowkeys都包含当前Cuboid中所有维度值的组合

  • Integer编码:Integer编码需要提供一个额外的参数“Length”来代表需
    要多少个字节。Length的长度为1~8。如果用来编码int32类型的整数,可以将Length设为4;如果用来编码int64类型的整数,可以将Length设为8。在更
    多情况下,如果知道一个整数类型维度的可能值都很小,那么就能使用
    Length为2甚至是1的int编码来存储,这将能够有效避免存储空间的浪费
  • Dict编码:对于使用该种编码的维度,每个Segment在构建的时候都
    会为这个维度所有可能的值创建一个字典,然后使用字典中每个值的编
    号来编码。Dict的优势是产生的编码非常紧凑,尤其在维度值的基数较小
    且长度较大的情况下,特别节约空间。由于产生的字典是在查询时加载
    入构建引擎和查询引擎的,所以在维度的基数大、长度也大的情况下,容
    易造成构建引擎或查询引擎的内存溢出。
  • Date编码:将日期类型的数据使用三个字节进行编码,其支持从
    0000-01-01到9999-01-01中的每一个日期。
  • 调整rowkey顺序
    在Cube Designer→Advanced Setting→Rowkeys部分,我们可以上下拖动每一个维度来调节维度在Rowkeys中的顺序。这种顺序对于查询非常重要,因为在目前的实现中,Kylin会把所有的维度按照顺序黏合成一个完整的Rowkeys,并且按照这个Rowkeys升序排列Cuboid中所有的行(如图6-12所示)。不难发现,如果在一个比较靠后的维度上有过滤条件,那么这个过滤条件的执行就会非常复杂。以目前的HBase存储引擎为例,Rowkeys对应HBase中的Rowkeys,是一段字节数组。目前没有创建单独的每个维度上的倒排索引,因此对于在比较靠后的维度上的过滤条件,只能依靠HBase的FuzzyKeyFilter来执行。尽管HBase做了大量相应的优化,但是因为是在对靠后的字节运用FuzzyKeyFilter,因此一旦前面维度的基数很大,那么FuzzyKeyFilter的寻找代价就会很高,执行效率就会变差。所以,在调整Rowkeys的顺序时需要遵守以下几个原则。
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