【大数据 - Doris 实践】数据表的基本使用（五）：ROLLUP

ROLLUP 在多维分析中是 “上卷” 的意思，即将数据按某种指定的粒度进行进一步聚合。

1.基本概念

在 Doris 中，我们将用户通过建表语句创建出来的表称为 Base 表（Base Table）。Base 表中保存着按用户建表语句指定的方式存储的基础数据。

在 Base 表之上，我们可以创建任意多个 ROLLUP 表。这些 ROLLUP 的数据是基于 Base 表产生的，并且在物理上是独立存储的。

ROLLUP 表的基本作用，在于在 Base 表的基础上，获得更粗粒度的聚合数据。

2.Aggregate 和 Uniq 模型中的 ROLLUP

因为 Uniq 只是 Aggregate 模型的一个特例，所以这里我们不加以区别。

CREATE TABLE IF NOT EXISTS test_db.example_site_visit2
(
	`user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户 id",
	`date` DATE NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间",
	`timestamp` DATETIME COMMENT "数据灌入时间，精确到秒",
	`city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
	`age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
	`sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
	`last_visit_date` DATETIME REPLACE DEFAULT "1970-01-01 00:00:00" COMMENT "用户最后一次访问时间",
	`cost` BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "用户总消费",
	`max_dwell_time` INT MAX DEFAULT "0" COMMENT "用户最大停留时间",
	`min_dwell_time` INT MIN DEFAULT "99999" COMMENT "用户最小停留时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `timestamp`, `city`, `age`, `sex`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 10;

2.1 获得每个用户的总消费

（1）查看表的结构信息。

desc example_site_visit2 all;

（2）比如需要查看某个用户的总消费，那么可以建立一个只有 user_id 和 cost 的 ROLLUP。

alter table example_site_visit2 add rollup rollup_cost_userid(user_id,cost);

（3）查看表的结构信息。

desc example_site_visit2 all;

（4）然后可以通过 explain 查看执行计划，是否使用到了 ROLLUP。Doris 会自动命中这个 ROLLUP 表，从而只需扫描极少的数据量，即可完成这次聚合查询。

explain SELECT user_id, sum(cost) FROM example_site_visit2 GROUP BY user_id;

（5）通过命令查看完成状态

SHOW ALTER TABLE ROLLUP;

2.2 获得不同城市，不同年龄段用户的总消费、最长和最短页面驻留时间

（1）我们在 Base 表基础之上，再创建一个 ROLLUP。

alter table example_site_visit2 add rollup rollup_city_age_cost_maxd_mind(city,age,cost,max_dwell_time,min_dwell_time);

（2）当我们进行如下这些查询时，Doris 执行这些 SQL 时会自动命中这个 ROLLUP 表。

explain SELECT city, age, sum(cost), max(max_dwell_time), min(min_dwell_time) FROM example_site_visit2 GROUP BY city, age;
explain SELECT city, sum(cost), max(max_dwell_time), min(min_dwell_time) FROM example_site_visit2 GROUP BY city;
explain SELECT city, age, sum(cost), min(min_dwell_time) FROM example_site_visit2 GROUP BY city, age;

（3）通过命令查看完成状态。

SHOW ALTER TABLE ROLLUP;

3.Duplicate 模型中的 ROLLUP

因为 Duplicate 模型没有聚合的语意。所以该模型中的 ROLLUP，已经失去了 “上卷” 这一层含义，而仅仅是作为调整列顺序，以命中前缀索引的作用。下面详细介绍前缀索引，以及如何使用 ROLLUP 改变前缀索引，以获得更好的查询效率。

3.1 前缀索引

不同于传统的数据库设计，Doris 不支持在任意列上创建索引。Doris 这类 MPP 架构的 OLAP 数据库，通常都是通过提高并发，来处理大量数据的。

本质上，Doris 的数据存储在类似 SSTable（Sorted String Table）的数据结构中。该结构是一种有序的数据结构，可以按照指定的列进行排序存储。在这种数据结构上，以排序列作为条件进行查找，会非常的高效。

在 Aggregate、Uniq 和 Duplicate 三种数据模型中。底层的数据存储，是按照各自建表语句中，AGGREGATE KEY、UNIQ KEY 和 DUPLICATE KEY 中指定的列进行排序存储的。而前缀索引，即在排序的基础上，实现的一种根据给定前缀列，快速查询数据的索引方式。

我们将一行数据的前 $36$ 个字节作为这行数据的前缀索引。当遇到 VARCHAR 类型时，前缀索引会直接截断。举例说明：

（1）以下表结构的前缀索引为 user_id（$8$ Bytes）+ age（$4$ Bytes）+ message（前 $20$ Bytes）。

（2）而以下表结构的前缀索引为 user_name（$20$ Bytes）。即使没有达到 $36$ 个字节，因为遇到 VARCHAR，所以直接截断，不再往后继续。

当我们的查询条件，是前缀索引的前缀时，可以极大的加快查询速度。比如在第一个例子中，我们执行如下查询：

SELECT * FROM table WHERE user_id=1829239 and age=20;

该查询的效率会远高于如下查询：

SELECT * FROM table WHERE age=20;

所以在建表时，正确的选择列顺序，能够极大地提高查询效率。

3.2 ROLLUP 调整前缀索引

因为建表时已经指定了列顺序，所以一个表只有一种前缀索引。这对于使用其他不能命中前缀索引的列作为条件进行的查询来说，效率上可能无法满足需求。因此，我们可以通过创建 ROLLUP 来人为的调整列顺序。举例说明。

Base 表结构如下：

我们可以在此基础上创建一个 ROLLUP 表：

可以看到，ROLLUP 和 Base 表的列完全一样，只是将 user_id 和 age 的顺序调换了。那么当我们进行如下查询时：

SELECT * FROM table where age=20 and message LIKE "%error%";

会优先选择 ROLLUP 表，因为 ROLLUP 的前缀索引匹配度更高。

4.ROLLUP 的几点说明

• ROLLUP 最根本的作用是提高某些查询的查询效率（无论是通过聚合来减少数据量，还是修改列顺序以匹配前缀索引）。因此 ROLLUP 的含义已经超出了 “上卷” 的范围。这也是为什么在源代码中，将其命名为 Materialized Index（物化索引）的原因。

• ROLLUP 是附属于 Base 表的，可以看做是 Base 表的一种辅助数据结构。用户可以在 Base 表的基础上，创建或删除 ROLLUP，但是不能在查询中显式的指定查询某 ROLLUP。是否命中 ROLLUP 完全由 Doris 系统自动决定。

• ROLLUP 的数据是独立物理存储的。因此，创建的 ROLLUP 越多，占用的磁盘空间也就越大。同时对导入速度也会有影响（导入的 ETL 阶段会自动产生所有 ROLLUP 的数据），但是不会降低查询效率（只会更好）。

• ROLLUP 的数据更新与 Base 表是完全同步的。用户无需关心这个问题。

• ROLLUP 中列的聚合方式，与 Base 表完全相同。在创建 ROLLUP 无需指定，也不能修改。

• 查询能否命中 ROLLUP 的一个必要条件（非充分条件）是，查询所涉及的所有列（包括 select list 和 where 中的查询条件列等）都存在于该 ROLLUP 的列中。否则，查询只能命中 Base 表。

• 某些类型的查询（如 count(*)）在任何条件下，都无法命中 ROLLUP。

• 可以通过 EXPLAIN your_sql 命令获得查询执行计划，在执行计划中，查看是否命中 ROLLUP。

• 可以通过 DESC tbl_name ALL 语句显示 Base 表和所有已创建完成的 ROLLUP。