实时OLAP分析利器Druid介绍

项目早期、数据（报表分析）的生产、存储和获取业务，MySQL基本上可以满足需要，但是随着业务的快速增长，数据量翻至亿为单位时，MySQL无法满足例如：快速实时返回“分组+聚合计算+排序聚合指标”查询需求。记得还是2017年之后，对当时的几款OLAP进行了调研，用线上数据训练。当时Druid在性能和功能上基本上能够满足需要，下面介绍一下Apache Druid。

Druid介绍

Apache Druid 是一个高性能实时分析数据库，在复杂的海量数据下进行交互式实时数据展现的OLAP工具。能够处理TB级别数据，毫秒级响应。目前国内在使用的公司有：阿里、滴滴、知乎、360、eBay，Hulu等。官方网址：http://druid.io

主要特性

开源、列式存储，预聚合
实时流式和批量数据摄入
灵活的数据模式、支持SQL查询
扩展方便，容易运维
TB，PB级别的数据处理

基础概念

数据格式

数据源：datasource，datasource的结构有：时间列（timestamp）、维度列（Dimension）和指标列（Metric）

时间列：将时间相近的一些数据聚合在一起，查询的时候指定时间范围

维度列：标识一些统计的维度，比如：名称、类别等

指标列：用于聚合和计算的列，比如：访问总数、合计金额等

timestamp	demensions				metric
date	userid	username	age	sex	visits	costs
2020-01-01T00:00:00Z	100001	张三	20	男	201	20.10
2020-01-01T00:00:00Z	100002	李四	21	男	160	16.00
2020-01-01T00:00:00Z	100003	王五	20	女	100	10.00

数据摄入

同时支持流式和批量数据摄入。通常通过像 Kafka 这样的消息总线（加载流式数据）或通过像 HDFS 这样的分布式文件系统（加载批量数据）来连接原始数据源。

Druid 通过 Indexing 处理将原始数据以 segment 的方式存储在数据节点，segment 是一种查询优化的数据结构。

数据存储

Druid 采用列式存储。根据不同列的数据类型（string，number 等），Druid 对其使用不同的压缩和编码方式。Druid 也会针对不同的列类型构建不同类型的索引。

类似于检索系统，Druid 为 string 列创建反向索引，以达到更快速的搜索和过滤。类似于时间序列数据库，Druid 基于时间对数据进行智能分区，以达到更快的基于时间的查询。

不像大多数传统系统，Druid 可以在数据摄入前对数据进行预聚合。这种预聚合操作被称之为 rollup，这样就可以显著的节省存储成本。

数据查询

支持两种查询：JSON-HTTP，SQL两种方式

查询类型

Timeseries:基于时间范围查询的类型

TopN:基于单维度的排名查询

GroupBy:基于多维度的分组查询

架构

运维

Druid是非常健壮的系统，Druid 拥有数据副本、独立服务、自动数据备份和滚动更新，以确保长期运行，并保证数据不丢失。

OLAP方案对比

	Druid	Kylin	Elasticsearch	Spark SQL
数据规模	超大	超大	中等	超大
查询效率	高	高	中等	低
并发度	高	高	高	低
SQL支持	中	高	中	高
灵活度	中	低	高	高

Druid：是一个实时处理时序数据的OLAP数据库，因为它的索引首先按照时间分片，查询的时候也是按照时间线去路由索引。

Kylin：核心是Cube，Cube是一种预计算技术，基本思路是预先对数据作多维索引，查询时只扫描索引而不访问原始数据从而提速。

ES：最大的特点是使用了倒排索引解决索引问题。根据研究，ES在数据获取和聚集用的资源比在Druid高。

Spark SQL：基于Spark平台上的一个OLAP框架，基本思路是增加机器来并行计算，从而提高查询速度。

使用场景

广告数据分析
风控分析
服务器指标存储
应用性能指标
实时在线分析系统 OLAP
实时报表分析
离线+实时数据源
行为数据分析

使用建议

时序化数据：所有行记录中必须有日期指标
OLAP并发有限，不适合OLTP查询，建议首次回源加Cache
目前不支持JOIN操作，不支持数据更新
离线数据替换前一天实时数据
分页支持的不够完善

另外、Druid在项目中已经投产多年，用OLAP方案解决业务上的问题，整理技术点为了方便相似业务同学参考和使用。

参考

https://druid.apache.org/docs/latest/design/

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桂成林

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