Cuboid剪枝优化
为什么要进行Cuboid剪枝优化
将以减少Cuboid数量为目的的Cuboid优化统称为Cuboid剪枝。在没有采取任何优化措施的情况下，Kylin会对每一种维度的组合进行预计算，每种维度的组合的预计算结果被称为Cuboid。
- 如果有4个维度，可能最终会有2^4 =16个Cuboid需要计算。但在实际开发中，用户的维度数量一般远远大于4个。
- 如果有10个维度，那么没有经过任何优化的Cube就会存在2^10 =1024个Cuboid
- 如果有20个维度，那么Cube中总共会存在2^20 =104 8576个Cuboid
这样的Cuboid的数量就足以让人想象到这样的Cube对构建引擎、存储引擎压力非常巨大。因此，在构建维度数量较多的Cube时，尤其要注意Cube的剪枝优化。
Cube的剪枝优化是一种试图减少额外空间占用的方法，这种方法的前提是不会明显影响查询时间。在做剪枝优化的时候，
- 需要选择跳过那些“多余”的Cuboid --》结合业务来判断哪些cuboid是多余
- 有的Cuboid因为查询样式的原因永远不会被查询到，因此显得多余--》层级维度，省市区，年月日
- 有的Cuboid的能力和其他Cuboid接近，因此显得多余 --》衍生维度
检查Cuboid数量
Apache Kylin提供了一个简单的工具，检查Cube中哪些Cuboid最终被预计算了，称这些Cuboid为被物化的Cuboid，该工具还能给出每个Cuboid所占空间的估计值。由于该工具需要在对数据进行一定阶段的处理之后才能估算Cuboid的大小，因此一般来说只能在Cube构建完毕之后再使用该工具。
使用如下的命令行工具去检查这个Cube中的Cuboid状态：
bin/kylin.sh org.apache.kylin.engine.mr.common.CubeStatsReader CUBE_NAME
# CUBE_NAME 想要查看的Cube的名字示例：
bin/kylin.sh org.apache.kylin.engine.mr.common.CubeStatsReader cube_order
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Statistics of cube_order[20191011000000_20191015000000]
Cube statistics hll precision: 14
Total cuboids: 3
Total estimated rows: 20
Total estimated size(MB): 1.02996826171875E-4
Sampling percentage: 100
Mapper overlap ratio: 0.0
Mapper number: 0
Length of dimension ITCAST_KYLIN_DW.FACT_ORDER.DT is 1
Length of dimension ITCAST_KYLIN_DW.FACT_ORDER.USER_ID is 1
|---- Cuboid 11, est row: 12, est MB: 0
|---- Cuboid 01, est row: 4, est MB: 0, shrink: 33.33%
|---- Cuboid 10, est row: 4, est MB: 0, shrink: 33.33%
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输出结果分析：
Cube statistics hll precision: 14
Total cuboids: 3
Total estimated rows: 20
Total estimated size(MB): 1.02996826171875E-4
Sampling percentage: 100
Mapper overlap ratio: 0.0
Mapper number: 0
- 估计Cuboid大小的精度（Hll Precision）
- 总共的Cuboid数量
- Segment的总行数估计
- Segment的大小估计，Segment的大小决定mapper、reducer的数量、数据分片数量等
|---- Cuboid 11, est row: 12, est MB: 0
|---- Cuboid 01, est row: 4, est MB: 0, shrink: 33.33%
|---- Cuboid 10, est row: 4, est MB: 0, shrink: 33.33%
- 所有的Cuboid及它的分析结果都以树状的形式打印了出来
- 在这棵树中，每个节点代表一个Cuboid，每个Cuboid都由一连串1或0的数字组成
- 数字串的长度等于有效维度的数量，从左到右的每个数字依次代表Rowkeys设置中的各个维度。如果数字为0，则代表这个Cuboid中不存在相应的维度；如果数字为1，则代表这个Cuboid中存在相应的维度
- 除了最顶端的Cuboid之外，每个Cuboid都有一个父亲Cuboid，且都比父亲Cuboid少了一个“1”。其意义是这个Cuboid就是由它的父亲节点减少一个维度聚合而来的（上卷）
- 最顶端的Cuboid称为Base Cuboid，它直接由源数据计算而来。Base Cuboid中包含所有的维度，因此它的数字串中所有的数字均为1
- 每行Cuboid的输出中除了0和1的数字串以外，后面还有每个Cuboid的具体信息，包括该Cuboid行数的估计值、该Cuboid大小的估计值，以及这个Cuboid的行数与父亲节点的对比（Shrink值）
- 所有Cuboid行数的估计值之和应该等于Segment的行数估计值，所有Cuboid的大小估计值应该等于该Segment的大小估计值。每个Cuboid都是在它的父亲节点的基础上进一步聚合而成的
检查Cube大小
在Web GUI的Model页面选择一个READY状态的Cube，当我们把光标移到该Cube的Cube Size列时，Web GUI会提示Cube的源数据大小，以及当前Cube的大小除以源数据大小的比例，称为膨胀率（Expansion Rate）
一般来说，Cube的膨胀率应该在0%~1000%之间，如果一个Cube的膨胀率超过1000%，那么应当开始挖掘其中的原因。通常，膨胀率高有以下几个方面的原因：
- Cube中的维度数量较多，且没有进行很好的Cuboid剪枝优化，导致Cuboid数量极多
- Cube中存在较高基数的维度，导致包含这类维度的每一个Cuboid占用的空间都很大，这些Cuboid累积造成整体Cube体积变大
- 存在比较占用空间的度量，例如Count Distinct，因此需要在Cuboid的每一行中都为其保存一个较大度量数据，最坏的情况将会导致Cuboid中每一行都有数十KB，从而造成整个Cube的体积变大。
对于Cube膨胀率居高不下的情况，管理员需要结合实际数据进行分析，优化。
使用衍生维度
使用衍生维度用于在有效维度内将维度表上的非主键维度排除掉，并使用维度表的主键（其实是事实表上相应的外键）来替代它们。
创建Cube的时候，这些维度如果指定为衍生维度，Kylin将会排除这些维度，而是使用维度表的主键来代替它们创建Cuboid。后续查询的时候，再基于主键的聚合结果，再进行一次聚合。
优化效果：维度表的N个维度组合成的cuboid个数会从2的N次方降为2。
不适用的场景：
- 如果从维度表主键到某个维度表维度所需要的聚合工作量非常大，此时作为一个普通的维度聚合更合适，否则会影响Kylin的查询性能
聚合组
并发粒度优化
