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。

Doris 支持比较丰富的索引结构,来减少数据的扫描:

  • Sorted Compound Key Index,可以最多指定三个列组成复合排序键,通过该索引,能够有效进行数据裁剪,从而能够更好支持高并发的报表场景
  • Z-order Index :使用 Z-order 索引,可以高效对数据模型中的任意字段组合进行范围查询
  • Min/Max :有效过滤数值类型的等值和范围查询
  • Bloom Filter :对高基数列的等值过滤裁剪非常有效
  • Invert Index :能够对任意字段实现快速检索

前缀索引

基本概念

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、Unique 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、UNIQUE 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。

示例

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。我们举例说明:

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

    ColumnName Type
    user_id BIGINT
    age INT
    message VARCHAR(100)
    max_dwell_time DATETIME
    min_dwell_time DATETIME
  2. 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。

    ColumnName Type
    user_name VARCHAR(20)
    age INT
    message VARCHAR(100)
    max_dwell_time DATETIME
    min_dwell_time DATETIME

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:

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

该查询的效率会远高于如下查询:

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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

通过ROLLUP来调整前缀索引

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。详情可参考ROLLUP

BloomFilter索引

Doris BloomFilter索引及使用使用场景

举个例子:如果要查找一个占用100字节存储空间大小的短行,一个64KB的HFile数据块应该包含(64 * 1024)/100 = 655.53 = ~700行,如果仅能在整个数据块的起始行键上建立索引,那么它是无法给你提供细粒度的索引信息的。因为要查找的行数据可能会落在该数据块的行区间上,也可能行数据没在该数据块上,也可能是表中根本就不存在该行数据,也或者是行数据在另一个HFile里,甚至在MemStore里。以上这几种情况,都会导致从磁盘读取数据块时带来额外的IO开销,也会滥用数据块的缓存,当面对一个巨大的数据集且处于高并发读时,会严重影响性能。

因此,HBase提供了布隆过滤器,它允许你对存储在每个数据块的数据做一个反向测试。当某行被请求时,通过布隆过滤器先检查该行是否不在这个数据块,布隆过滤器要么确定回答该行不在,要么回答它不知道。这就是为什么我们称它是反向测试。布隆过滤器同样也可以应用到行里的单元上,当访问某列标识符时可以先使用同样的反向测试。

但布隆过滤器也不是没有代价。存储这个额外的索引层次会占用额外的空间。布隆过滤器随着它们的索引对象数据增长而增长,所以行级布隆过滤器比列标识符级布隆过滤器占用空间要少。当空间不是问题时,它们可以帮助你榨干系统的性能潜力。 Doris的BloomFilter索引可以通过建表的时候指定,或者通过表的ALTER操作来完成。Bloom Filter本质上是一种位图结构,用于快速的判断一个给定的值是否在一个集合中。这种判断会产生小概率的误判。即如果返回false,则一定不在这个集合内。而如果范围true,则有可能在这个集合内。

BloomFilter索引也是以Block为粒度创建的。每个Block中,指定列的值作为一个集合生成一个BloomFilter索引条目,用于在查询是快速过滤不满足条件的数据。

下面我们通过实例来看看Doris怎么创建BloomFilter索引。

创建BloomFilter索引

Doris BloomFilter索引的创建是通过在建表语句的PROPERTIES里加上”bloom_filter_columns”=”k1,k2,k3”,这个属性,k1,k2,k3是你要创建的BloomFilter索引的Key列名称,例如下面我们对表里的saler_id,category_id创建了BloomFilter索引。

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CREATE TABLE IF NOT EXISTS sale_detail_bloom  (
sale_date date NOT NULL COMMENT "销售时间",
customer_id int NOT NULL COMMENT "客户编号",
saler_id int NOT NULL COMMENT "销售员",
sku_id int NOT NULL COMMENT "商品编号",
category_id int NOT NULL COMMENT "商品分类",
sale_count int NOT NULL COMMENT "销售数量",
sale_price DECIMAL(12,2) NOT NULL COMMENT "单价",
sale_amt DECIMAL(20,2) COMMENT "销售总金额"
)
Duplicate KEY(sale_date, customer_id,saler_id,sku_id,category_id)
PARTITION BY RANGE(sale_date)
(
PARTITION P_202111 VALUES [('2021-11-01'), ('2021-12-01'))
)
DISTRIBUTED BY HASH(saler_id) BUCKETS 10
PROPERTIES (
"replication_num" = "3",
"bloom_filter_columns"="saler_id,category_id",
"dynamic_partition.enable" = "true",
"dynamic_partition.time_unit" = "MONTH",
"dynamic_partition.time_zone" = "Asia/Shanghai",
"dynamic_partition.start" = "-2147483648",
"dynamic_partition.end" = "2",
"dynamic_partition.prefix" = "P_",
"dynamic_partition.replication_num" = "3",
"dynamic_partition.buckets" = "3"
);

查看BloomFilter索引

查看我们在表上建立的BloomFilter索引是使用:

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SHOW CREATE TABLE <table_name>

删除BloomFilter索引

删除索引即为将索引列从bloom_filter_columns属性中移除:

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ALTER TABLE <db.table_name> SET ("bloom_filter_columns" = "");

修改BloomFilter索引

修改索引即为修改表的bloom_filter_columns属性:

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ALTER TABLE <db.table_name> SET ("bloom_filter_columns" = "k1,k3");

Doris BloomFilter使用场景

满足以下几个条件时可以考虑对某列建立Bloom Filter 索引:

  1. 首先BloomFilter适用于非前缀过滤.
  2. 查询会根据该列高频过滤,而且查询条件大多是in和 = 过滤.
  3. 不同于Bitmap, BloomFilter适用于高基数列。比如UserID。因为如果创建在低基数的列上,比如”性别“列,则每个Block几乎都会包含所有取值,导致BloomFilter索引失去意义

Doris BloomFilter使用注意事项

  1. 不支持对Tinyint、Float、Double 类型的列建Bloom Filter索引。
  2. Bloom Filter索引只对in和 = 过滤查询有加速效果。
  3. 如果要查看某个查询是否命中了Bloom Filter索引,可以通过查询的Profile信息查看

Bitmap 索引