0x00 前言

本文將會談一談在資料倉庫中拉鍊表相關的內容，包括它的原理、設計、以及在我們大資料場景下的實現方式。

全文由下面幾個部分組成：

1. 先分享一下拉鍊表的用途、什麼是拉鍊表。
2. 通過一些小的使用場景來對拉鍊表做近一步的闡釋，以及拉鍊表和常用的切片表的區別。
3. 舉一個具體的應用場景，來設計並實現一份拉鍊表，最後並通過一些例子說明如何使用我們設計的這張表（因為現在Hive的大規模使用，我們會以Hive場景下的設計為例）。
4. 分析一下拉鍊表的優缺點，並對前面的提到的一些內容進行補充說明，比如說拉鍊表和流水錶的區別。

0x01 什麼是拉鍊表

拉鍊表是針對資料倉庫設計中表儲存資料的方式而定義的，顧名思義，所謂拉鍊，就是記錄歷史。記錄一個事物從開始，一直到當前狀態的所有變化的資訊。

我們先看一個示例，這就是一張拉鍊表，儲存的是使用者的最基本資訊以及每條記錄的生命週期。我們可以使用這張表拿到最新的當天的最新資料以及之前的歷史資料。

我們暫且不對這張表做細緻的講解，後文會專門來闡述怎麼來設計、實現和使用它。

拉鍊表的使用場景

在資料倉庫的資料模型設計過程中，經常會遇到下面這種表的設計：

1. 有一些表的資料量很大，比如一張使用者表，大約10億條記錄，50個欄位，這種表，即使使用ORC壓縮，單張表的儲存也會超過100G，在HDFS使用雙備份或者三備份的話就更大一些。
2. 表中的部分欄位會被update更新操作，如使用者聯絡方式，產品的描述資訊，訂單的狀態等等。
3. 需要檢視某一個時間點或者時間段的歷史快照資訊，比如，檢視某一個訂單在歷史某一個時間點的狀態。
4. 表中的記錄變化的比例和頻率不是很大，比如，總共有10億的使用者，每天新增和發生變化的有200萬左右，變化的比例佔的很小。

那麼對於這種表我該如何設計呢？下面有幾種方案可選：

• 方案一：每天只留最新的一份，比如我們每天用Sqoop抽取最新的一份全量資料到Hive中。
• 方案二：每天保留一份全量的切片資料。
• 方案三：使用拉鍊表。

為什麼使用拉鍊表

現在我們對前面提到的三種進行逐個的分析。

方案一

這種方案就不用多說了，實現起來很簡單，每天drop掉前一天的資料，重新抽一份最新的。

優點很明顯，節省空間，一些普通的使用也很方便，不用在選擇表的時候加一個時間分割槽什麼的。

缺點同樣明顯，沒有歷史資料，先翻翻舊賬只能通過其它方式，比如從流水錶裡面抽。

方案二

每天一份全量的切片是一種比較穩妥的方案，而且歷史資料也在。

缺點就是儲存空間佔用量太大太大了，如果對這邊表每天都保留一份全量，那麼每次全量中會儲存很多不變的資訊，對儲存是極大的浪費，這點我感觸還是很深的……

當然我們也可以做一些取捨，比如只保留近一個月的資料？但是，需求是無恥的，資料的生命週期不是我們能完全左右的。

拉鍊表

拉鍊表在使用上基本兼顧了我們的需求。

首先它在空間上做了一個取捨，雖說不像方案一那樣佔用量那麼小，但是它每日的增量可能只有方案二的千分之一甚至是萬分之一。

其實它能滿足方案二所能滿足的需求，既能獲取最新的資料，也能新增篩選條件也獲取歷史的資料。

所以我們還是很有必要來使用拉鍊表的。

0x02 拉鍊表的設計和實現

如何設計一張拉鍊表

下面我們來舉個栗子詳細看一下拉鍊表。

我們接上在《漫談資料倉庫之維度建模》中的電商網站的例子，現在以使用者的拉鍊表來說明。

我們先看一下在Mysql關係型資料庫裡的user表中資訊變化。

在2017-01-01這一天表中的資料是：

在2017-01-02這一天表中的資料是， 使用者002和004資料進行了修改，005是新增使用者：

在2017-01-03這一天表中的資料是， 使用者004和005資料進行了修改，006是新增使用者：

如果在資料倉庫中設計成歷史拉鍊表儲存該表，則會有下面這樣一張表，這是最新一天（即2017-01-03）的資料：

說明

• t_start_date表示該條記錄的生命週期開始時間，t_end_date表示該條記錄的生命週期結束時間。
• t_end_date = ‘9999-12-31’表示該條記錄目前處於有效狀態。
• 如果查詢當前所有有效的記錄，則select * from user where t_end_date = ‘9999-12-31’。
• 如果查詢2017-01-02的歷史快照，則select * from user where t_start_date <= ‘2017-01-02’ and t_end_date >= ‘2017-01-02’。（此處要好好理解，是拉鍊表比較重要的一塊。）

在Hive中實現拉鍊表

在現在的大資料場景下，大部分的公司都會選擇以Hdfs和Hive為主的資料倉庫架構。目前的Hdfs版本來講，其檔案系統中的檔案是不能做改變的，也就是說Hive的表智慧進行刪除和新增操作，而不能進行update。基於這個前提，我們來實現拉鍊表。

還是以上面的使用者表為例，我們要實現使用者的拉鍊表。在實現它之前，我們需要先確定一下我們有哪些資料來源可以用。

1. 我們需要一張ODS層的使用者全量表。至少需要用它來初始化。
2. 每日的使用者更新表。

而且我們要確定拉鍊表的時間粒度，比如說拉鍊表每天只取一個狀態，也就是說如果一天有3個狀態變更，我們只取最後一個狀態，這種天粒度的表其實已經能解決大部分的問題了。

另外，補充一下每日的使用者更新表該怎麼獲取，據筆者的經驗，有3種方式拿到或者間接拿到每日的使用者增量，因為它比較重要，所以詳細說明：

1. 我們可以監聽Mysql資料的變化，比如說用Canal，最後合併每日的變化，獲取到最後的一個狀態。
2. 假設我們每天都會獲得一份切片資料，我們可以通過取兩天切片資料的不同來作為每日更新表，這種情況下我們可以對所有的欄位先進行concat，再取md5，這樣就ok了。
3. 流水錶！有每日的變更流水錶。

ods層的user表

現在我們來看一下我們ods層的使用者資料切片表的結構：

CREATE EXTERNAL TABLE ods.user (
  user_num STRING COMMENT '使用者編號',
  mobile STRING COMMENT '手機號碼',
  reg_date STRING COMMENT '註冊日期'
COMMENT '使用者資料表'
PARTITIONED BY (dt string)
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/ods/user';
)

ods層的user_update表

然後我們還需要一張使用者每日更新表，前面已經分析過該如果得到這張表，現在我們假設它已經存在。

CREATE EXTERNAL TABLE ods.user_update (
  user_num STRING COMMENT '使用者編號',
  mobile STRING COMMENT '手機號碼',
  reg_date STRING COMMENT '註冊日期'
COMMENT '每日使用者資料更新表'
PARTITIONED BY (dt string)
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/ods/user_update';
)

拉鍊表

現在我們建立一張拉鍊表：

CREATE EXTERNAL TABLE dws.user_his (
  user_num STRING COMMENT '使用者編號',
  mobile STRING COMMENT '手機號碼',
  reg_date STRING COMMENT '使用者編號',
  t_start_date ,
  t_end_date
COMMENT '使用者資料拉鍊表'
ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY '\t' LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS ORC
LOCATION '/dws/user_his';
)

實現sql語句

然後初始化的sql就不寫了，其實就相當於是拿一天的ods層使用者表過來就行，我們寫一下每日的更新語句。

現在我們假設我們已經已經初始化了2017-01-01的日期，然後需要更新2017-01-02那一天的資料，我們有了下面的Sql。

然後把兩個日期設定為變數就可以了。

INSERT OVERWRITE TABLE dws.user_his
SELECT * FROM
(
    SELECT A.user_num,
           A.mobile,
           A.reg_date,
           A.t_start_time,
           CASE
                WHEN A.t_end_time = '9999-12-31' AND B.user_num IS NOT NULL THEN '2017-01-01'
                ELSE A.t_end_time
           END AS t_end_time
    FROM dws.user_his AS A
    LEFT JOIN ods.user_update AS B
    ON A.user_num = B.user_num
UNION
    SELECT C.user_num,
           C.mobile,
           C.reg_date,
           '2017-01-02' AS t_start_time,
           '9999-12-31' AS t_end_time
    FROM ods.user_update AS C
) AS T

0x03 補充

好了，我們分析了拉鍊表的原理、設計思路、並且在Hive環境下實現了一份拉鍊表，下面對拉鍊表做一些小的補充。

拉鍊表和流水錶

流水錶存放的是一個使用者的變更記錄，比如在一張流水錶中，一天的資料中，會存放一個使用者的每條修改記錄，但是在拉鍊表中只有一條記錄。

這是拉鍊表設計時需要注意的一個粒度問題。我們當然也可以設定的粒度更小一些，一般按天就足夠。

查詢效能

拉鍊表當然也會遇到查詢效能的問題，比如說我們存放了5年的拉鍊資料，那麼這張表勢必會比較大，當查詢的時候效能就比較低了，個人認為兩個思路來解決：

1. 在一些查詢引擎中，我們對start_date和end_date做索引，這樣能提高不少效能。
2. 保留部分歷史資料，比如說我們一張表裡面存放全量的拉鍊表資料，然後再對外暴露一張只提供近3個月資料的拉鍊表。

0xFF 總結

我們在這篇文章裡面詳細地分享了一下和拉鍊表相關的知識點，但是仍然會有一會遺漏。歡迎交流。

原創文章，轉載請註明： 轉載自趙德棟的 部落格

作者：趙德棟，作者介紹