一文徹底掌握Apache Hudi非同步Clustering部署

1. 摘要

在之前的一篇部落格中，我們介紹了Clustering(聚簇)的表服務來重新組織資料來提供更好的查詢效能，而不用降低攝取速度，並且我們已經知道如何部署同步Clustering，本篇部落格中，我們將討論近期社群做的一些改進以及如何通過HoodieClusteringJob和DeltaStreamer工具來部署非同步Clustering。

2. 介紹

通常講，Clustering根據可配置的策略建立一個計劃，根據特定規則對符合條件的檔案進行分組，然後執行該計劃。Hudi支援併發寫入，並在多個表服務之間提供快照隔離，從而允許寫入程式在後臺執行Clustering時繼續攝取。有關Clustering的體系結構的更詳細概述請檢視上一篇博文。

3. Clustering策略

如前所述Clustering計劃和執行取決於可插拔的配置策略。這些策略大致可分為三類：計劃策略、執行策略和更新策略。

3.1 計劃策略

該策略在建立Clustering計劃時發揮作用。它有助於決定應該對哪些檔案組進行Clustering。讓我們看一下Hudi提供的不同計劃策略。請注意，使用此配置可以輕鬆地插拔這些策略。

• SparkSizeBasedClusteringPlanStrategy：根據基本檔案的小檔案限制選擇檔案切片並建立Clustering組，最大大小為每個組允許的最大檔案大小。可以使用此配置指定最大大小。此策略對於將中等大小的檔案合併成大檔案非常有用，以減少跨冷分割槽分佈的大量檔案。

• SparkRecentDaysClusteringPlanStrategy：根據以前的N天分割槽建立一個計劃，將這些分割槽中的小檔案片進行Clustering，這是預設策略，當工作負載是可預測的並且資料是按時間劃分時，它可能很有用。

• SparkSelectedPartitionsClusteringPlanStrategy：如果只想對某個範圍內的特定分割槽進行Clustering，那麼無論這些分割槽是新分割槽還是舊分割槽，此策略都很有用，要使用此策略，還需要在下面設定兩個配置（包括開始和結束分割槽）：

  hoodie.clustering.plan.strategy.cluster.begin.partition
  
  hoodie.clustering.plan.strategy.cluster.end.partition
  
  

注意：所有策略都是分割槽感知的，後兩種策略仍然受到第一種策略的大小限制的約束。

3.2 執行策略

在計劃階段構建Clustering組後，Hudi主要根據排序列和大小為每個組應用執行策略，可以使用此配置指定策略。

SparkSortAndSizeExecutionStrategy是預設策略。使用此配置進行Clustering時，使用者可以指定資料排序列。除此之外我們還可以為Clustering產生的Parquet檔案設定最大檔案大小。該策略使用bulk_insert將資料寫入新檔案，在這種情況下，Hudi隱式使用一個分割槽器，該分割槽器根據指定列進行排序。通過這種策略改變資料佈局，不僅提高了查詢效能，而且自動平衡了重寫開銷。

現在該策略可以作為單個Spark作業或多個作業執行，具體取決於在計劃階段建立的Clustering組的數量。預設情況下Hudi將提交多個Spark作業併合並結果。如果要強制Hudi使用單Spark作業，請將執行策略類配置設定為SingleSparkJobExecutionStrategy。

3.3 更新策略

目前只能為未接收任何併發更新的表/分割槽排程Clustering。預設情況下更新策略的配置設定為SparkRejectUpdateStrategy。如果某個檔案組在Clustering期間有更新，則它將拒絕更新並引發異常。然而在某些用例中，更新是非常稀疏的，並且不涉及大多數檔案組。簡單拒絕更新的預設策略似乎不公平。在這種用例中使用者可以將配置設定為SparkAllowUpdateStregy。

我們討論了關鍵策略配置，下面列出了與Clustering相關的所有其他配置。在此列表中一些非常有用的配置包括：

4. 非同步Clustering

之前我們已經瞭解了使用者如何設定同步Clustering。此外使用者可以利用HoodiecClusteringJob設定兩步非同步Clustering。

4.1 HoodieClusteringJob

隨著Hudi版本0.9.0的釋出，我們可以在同一步驟中排程和執行Clustering。我們只需要指定-mode或-m選項。有如下三種模式：

• schedule（排程）：制定一個Clustering計劃。這提供了一個可以在執行模式下傳遞的instant。

• execute（執行）：在給定的instant執行Clustering計劃，這意味著這裡需要instant。

• scheduleAndExecute（排程並執行）：首先制定Clustering計劃並立即執行該計劃。

請注意要在原始寫入程式仍在執行時執行作業請啟用多寫入：

hoodie.write.concurrency.mode=optimistic_concurrency_control

hoodie.write.lock.provider=org.apache.hudi.client.transaction.lock.ZookeeperBasedLockProvider

使用spark submit命令提交HoodieClusteringJob示例如下：

spark-submit \

--class org.apache.hudi.utilities.HoodieClusteringJob \

/path/to/hudi-utilities-bundle/target/hudi-utilities-bundle_2.12-0.9.0-SNAPSHOT.jar \

--props /path/to/config/clusteringjob.properties \

--mode scheduleAndExecute \

--base-path /path/to/hudi_table/basePath \

--table-name hudi_table_schedule_clustering \

--spark-memory 1g

clusteringjob.properties配置檔案示例如下

hoodie.clustering.async.enabled=true

hoodie.clustering.async.max.commits=4

hoodie.clustering.plan.strategy.target.file.max.bytes=1073741824

hoodie.clustering.plan.strategy.small.file.limit=629145600

hoodie.clustering.execution.strategy.class=org.apache.hudi.client.clustering.run.strategy.SparkSortAndSizeExecutionStrategy

hoodie.clustering.plan.strategy.sort.columns=column1,column2

4.2 HoodieDeltaStreamer

接著看下如何使用HudiDeltaStreamer。現在我們可以使用DeltaStreamer觸發非同步Clustering。只需將hoodie.clustering.async.enabled為true，並在屬性檔案中指定其他Clustering配置，在啟動Deltastreamer時可以將其位置設為-props（與HoodieClusteringJob配置類似）。

使用spark submit命令提交HoodieDeltaStreamer示例如下：

spark-submit \

--class org.apache.hudi.utilities.deltastreamer.HoodieDeltaStreamer \

/path/to/hudi-utilities-bundle/target/hudi-utilities-bundle_2.12-0.9.0-SNAPSHOT.jar \

--props /path/to/config/clustering_kafka.properties \

--schemaprovider-class org.apache.hudi.utilities.schema.SchemaRegistryProvider \

--source-class org.apache.hudi.utilities.sources.AvroKafkaSource \

--source-ordering-field impresssiontime \

--table-type COPY_ON_WRITE \

--target-base-path /path/to/hudi_table/basePath \

--target-table impressions_cow_cluster \

--op INSERT \

--hoodie-conf hoodie.clustering.async.enabled=true \

--continuous

4.3 Spark Structured Streaming

我們還可以使用Spark結構化流啟用非同步Clustering，如下所示。

val commonOpts = Map(

   "hoodie.insert.shuffle.parallelism" -> "4",

   "hoodie.upsert.shuffle.parallelism" -> "4",

   DataSourceWriteOptions.RECORDKEY_FIELD.key -> "_row_key",

   DataSourceWriteOptions.PARTITIONPATH_FIELD.key -> "partition",

   DataSourceWriteOptions.PRECOMBINE_FIELD.key -> "timestamp",

   HoodieWriteConfig.TBL_NAME.key -> "hoodie_test"

)

def getAsyncClusteringOpts(isAsyncClustering: String,

                           clusteringNumCommit: String,

                           executionStrategy: String):Map[String, String] = {

   commonOpts + (DataSourceWriteOptions.ASYNC_CLUSTERING_ENABLE.key -> isAsyncClustering,

           HoodieClusteringConfig.ASYNC_CLUSTERING_MAX_COMMITS.key -> clusteringNumCommit,

           HoodieClusteringConfig.EXECUTION_STRATEGY_CLASS_NAME.key -> executionStrategy

   )

}

def initStreamingWriteFuture(hudiOptions: Map[String, String]): Future[Unit] = {

   val streamingInput = // define the source of streaming

   Future {

      println("streaming starting")

      streamingInput

              .writeStream

              .format("org.apache.hudi")

              .options(hudiOptions)

              .option("checkpointLocation", basePath + "/checkpoint")

              .mode(Append)

              .start()

              .awaitTermination(10000)

      println("streaming ends")

   }

}

def structuredStreamingWithClustering(): Unit = {

   val df = //generate data frame

   val hudiOptions = getClusteringOpts("true", "1", "org.apache.hudi.client.clustering.run.strategy.SparkSortAndSizeExecutionStrategy")

   val f1 = initStreamingWriteFuture(hudiOptions)

   Await.result(f1, Duration.Inf)

}

5. 總結和未來工作

在這篇文章中，我們討論了不同的Clustering策略以及如何設定非同步Clustering。未來的工作包括：

• Clustering支援更新。

• 支援Clustering的CLI工具。

另外Flink支援Clustering已經有相應Pull Request，有興趣的小夥伴可以關注該PR。

可以檢視JIRA瞭解更多關於此問題的開發，我們期待社會各界的貢獻，希望你喜歡這個部落格！