如何在Impala中实现拉链表

Posted 2021-04-24 Hadoop实操

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Fayson的github：https://github.com/fayson/cdhproject

提示：代码块部分可以左右滑动查看噢

1.文档目的

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拉链表是针对数据仓库设计中表存储数据的方式而定义的，即是记录历史。记录一个事物从开始，一直到当前状态的所有变化的信息。传统数据仓库一般采用拉链的方式保留主数据（例如客户信息）的变化数据，采用这种设计方式的主要原因是减少数据冗余。这个需求在Hadoop中主要是有以下两种实现方式选择：

1.每天保留一份全量的切片数据。Hadoop平台由于采用通用的硬件设备，因此存储空间的成本较低，因此建议采用时间切片的方式保留每天的主数据信息。当前数据单独存放在当前表中，历史数据存放在历史表中，并按时间分区。

2.在Hadoop之上也可以实现拉链表。当前数据单独存放在当前表中（即下面要介绍的USER表），发生变化的历史数据存放在历史表中（即下面要介绍的USER_HIS表），每条数据按照start_dt和end_dt做拉链。

本文主要是使用Impala基于上面介绍的方案2来做实操讲解。我们知道HDFS是一个append-only的存储系统，所以Hive/Impala表都无法进行update操作。所以在拉链表有update操作时，需要改写SQL来实现，具体可以参考本文后面的SQL和脚本。以下我们先来看看拉链表的具体实现：

1.首先我们需要一份ODS层的用户全量表，用它来初始化，图中是‘2018-01-15’。在拉链表USER_HIS中创建开链分区‘9999-12-31’，并将‘2018-01-15’的USER表中的数据start_dt都设置为‘2018-01-15’，end_dt都设置为‘9999-12-31’并插入到USER_HIS的‘9999-12-31’分区中。

2.假设过了一天，到了‘2018-01-16’。这时最新的‘2018-01-16’的用户全量表已经insert overwrite到USER表中。这时我们首先在拉链表USER_HIS中创建闭链分区‘2018-01-16’，然后通过比较最新USER表和USER_HIS表的开链（分区为‘9999-12-31’）数据，找到变化数据，做成闭链（start_dt为‘2018-01-15’， end_dt为‘2018-01-16’）后插入到USER_HIS的闭链分区‘2018-01-16’中。

3.通过USER表，USER_HIS的‘2018-01-16’分区和‘9999-12-31’分区的数据，通过较为复杂的SQL将‘2018-01-16’那天没变的数据，新增的数据（start_dt需设为‘2018-01-16’），更新的数据（start_dt也需设为‘2018-01-16’）一起insert overwrite到拉链表USER_HIS的9999-12-31’中。

4.后面每天的操作基本相似。

• 文档概述

1.拉链表设计

2.拉链流程实现

3.总结

• 测试环境

1.CM和CDH版本为5.13.1

• 前置条件

1. 集群已安装Impala

2.拉链表设计

---

1.用户表USER,用于存储用户最新的全量信息

表字段	类型	描述
id	bigint	用户ID
username	string	用户名称
birthday	timestamp	用户生日

建表语句：

create table user(
  id bigint,
  username string,
  birthday timestamp
)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY ','
LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS parquet;

（可左右滑动）

初始数据：

INSERT INTO user values
(10001, 'fayson', '1989-08-28'),
(10002, 'zhangsan', '1979-07-28'),
(10003, 'lisi', '1980-06-18'),
(10004, 'wangwu', '1977-01-20');

（可左右滑动）

2.用户拉链表USER_HIS

表字段	类型	描述
id	Bigint	用户ID
username	string	用户名称
birthday	timestamp	用户生日
start_dt	timestamp	拉链开始时间
end_dt	timestamp	拉链闭链时间

建表语句：

create table user_his(
  id bigint,
  username string,
  birthday timestamp,
  start_dt timestamp
) partitioned by (end_dt string)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY ','
LINES TERMINATED BY '\n'
STORED AS parquet;

（可左右滑动）

我们在这里使用了分区表，主要是为了能够实现拉链数据的更新和删除。

3.使用上面的表创建USER和USER_HIS表，并初始化USER表数据。

3.拉链流程实现

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1.首先在USER_HIS表中创建一个’9999-12-31’的分区用于存储所有用户开链数据

ALTER TABLE user_his ADD PARTITION (end_dt='9999-12-31');

（可左右滑动）

2.首次USER_HIS表中无任何数据，通过USER表数据初始化拉链表USER_HIS表数据，插入所有用户的开链数据

INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION (end_dt = '9999-12-31')
SELECT id,
       username,
       birthday,
       from_timestamp(adddate(now(), -3), 'yyyy-MM-dd')
FROM USER;

（可左右滑动）

这里用三天前的日期方便演示，此时拉链表的数据如下：

所有用户数据为开链状态。

3.为了与拉链表对比用户数据的变更，这里把USER表的username修改为如下

INSERT overwrite TABLE USER
SELECT id,
       concat(username,'1'),
       birthday
FROM USER;

（可左右滑动）

4.在拉链表上创建”2018-01-16”的分区

--ALTER TABLE user_his ADD PARTITION (end_dt= from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd'));
ALTER TABLE user_his ADD PARTITION (end_dt= "2018-01-16");

（可左右滑动）

5.将修改的USER表用户数据与USER_HIS表中开链数据比对，将可以闭链的数据插入”2018-01-16”分区

INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION (end_dt = "2018-01-16")
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id=b.id
WHERE b.end_dt = '9999-12-31'
  AND (a.username != b.username
       OR a.birthday != b.birthday);

（可左右滑动）

执行完上述语句后可以看到之前开链的数据已闭链，但用户的开链信息还未更新。

6.在用户表中新增一条用户信息，模拟用户表数据不存在拉链表的开链数据中

INSERT INTO user VALUES (10005, 'zhaoda', '1976-02-09');

（可左右滑动）

7.更新拉链表USER_HIS的开链数据（包含已更新的用户、未更新用户和新增用户）

INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION(end_dt = '9999-12-31')
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       b.end_dt AS start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id = b.id
WHERE b.end_dt = "2018-01-16"
union all
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM user_his b
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT id
     FROM user_his c
     WHERE c.end_dt = "2018-01-16" and b.id = c.id)
  AND b.end_dt = '9999-12-31'
union ALL
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       "2018-01-16" AS start_dt
FROM USER a
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT 1
     FROM user_his b
     WHERE end_dt = '9999-12-31'
       AND a.id = b.id);

（可左右滑动）

8.模拟更新部分用户信息，验证拉链业务是否正常

用户最新开链数据：

USER表数据

INSERT INTO user values
(10001, 'fayson2', '1989-09-27'),
(10002, 'zhangsan2', '1979-07-28'),
(10003, 'lisi1', '1980-06-18'),
(10004, 'wangwu1', '1977-01-20'),
(10005, 'zhaoda', '1976-02-09');

（可左右滑动）

创建USRE_HIS表“2018-01-17”分区

ALTER TABLE user_his ADD PARTITION (end_dt= "2018-01-17");

（可左右滑动）

将用户的闭链数据插入到“2018-01-17”分区

INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION (end_dt = "2018-01-17")
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id=b.id
WHERE b.end_dt = '9999-12-31'
  AND (a.username != b.username
       OR a.birthday != b.birthday);

（可左右滑动）

根据USER和USER_HIS中“2018-01-17”分区的闭链数据，更新所有用户开链数据：(含新增用户、闭链用户和开链用户)

INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION(end_dt = '9999-12-31')
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       b.end_dt AS start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id = b.id
WHERE b.end_dt = "2018-01-17"
union all
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM user_his b
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT id
     FROM user_his c
     WHERE c.end_dt = "2018-01-17" and b.id = c.id)
  AND b.end_dt = '9999-12-31'
union ALL
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       "2018-01-17" AS start_dt
FROM USER a
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT 1
     FROM user_his b
     WHERE end_dt = '9999-12-31'
       AND a.id = b.id);

（可左右滑动）

4.拉链表实现完整脚本

---

执行脚本的前置条件，拉链表已存在且已创建了开链分区，脚本中将分区替换为当前日期按照每天的一次的频率执行。

use test_db;
--创建当天闭链分区
ALTER TABLE user_his ADD PARTITION(end_dt= from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd'));
--将闭链数据插入当天闭链分区中
INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION(end_dt = from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd'))
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id=b.id
WHERE b.end_dt = '9999-12-31'
  AND (a.username != b.username
       OR a.birthday != b.birthday);
--更新拉链表数据开链数据（包含已更新的用户、未更新用户和新增用户）
INSERT overwrite TABLE user_his PARTITION(end_dt = '9999-12-31')
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       b.end_dt AS start_dt
FROM USER a
LEFT JOIN user_his b ON a.id = b.id
WHERE b.end_dt = from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd')
union all
SELECT b.id,
       b.username,
       b.birthday,
       b.start_dt
FROM user_his b
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT id
     FROM user_his c
     WHERE c.end_dt = from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd') and b.id = c.id)
  AND b.end_dt = '9999-12-31'
union ALL
SELECT a.id,
       a.username,
       a.birthday,
       from_timestamp(now(), 'yyyy-MM-dd') AS start_dt
FROM USER a
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT 1
     FROM user_his b
     WHERE end_dt = '9999-12-31'
       AND a.id = b.id);

（可左右滑动）

提示：代码块部分可以左右滑动查看噢

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。

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