一、Doris物化視圖

在大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增長和查詢復(fù)雜度的提高，如何高效地處理和分析數(shù)據(jù)成為了一個關(guān)鍵問題。Doris作為一款優(yōu)秀的分布式MPP分析型數(shù)據(jù)庫，提供了物化視圖這一強大的功能，能夠顯著提升查詢性能，降低計算成本。本文將詳細(xì)介紹Doris物化視圖的相關(guān)知識，包括其基本概念、原理、優(yōu)勢、使用場景、創(chuàng)建和管理方法等。

二、Doris物化視圖的基本概念

1. 定義

物化視圖是預(yù)先計算（根據(jù)定義的SELECT語句）并存儲在Doris中的一個特殊表中的數(shù)據(jù)集。它不同于普通的視圖，普通視圖只是一個虛擬的表，不存儲實際的數(shù)據(jù)，而物化視圖是實實在在存儲了查詢結(jié)果的物理表。

2. 與普通視圖的區(qū)別

三、Doris物化視圖的原理

1. 預(yù)計算和存儲

用戶根據(jù)自己的需求定義物化視圖的查詢語句，Doris系統(tǒng)會根據(jù)這個定義預(yù)先計算出查詢結(jié)果，并將結(jié)果存儲在物化視圖中。例如，對于一個銷售記錄表，用戶可以定義一個物化視圖來計算每個地區(qū)的銷售總額，Doris會在后臺計算并存儲這個結(jié)果。

2. 數(shù)據(jù)更新

當(dāng)基表數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，物化視圖需要進(jìn)行更新以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。Doris提供了不同的刷新機(jī)制來實現(xiàn)這一點：

• 同步物化視圖：當(dāng)基礎(chǔ)表更新時，物化視圖會實時同步更新，保證查詢結(jié)果的即時準(zhǔn)確性，適用于數(shù)據(jù)更新較少、對查詢響應(yīng)要求較高的場景。
• 異步物化視圖：當(dāng)基礎(chǔ)表更新時，物化視圖通過定期更新保持?jǐn)?shù)據(jù)最終一致，可減少頻繁更新帶來的性能影響，適用于更新不頻繁、批量更新或?qū)崟r性要求不高的分析場景。

異步物化視圖還支持全量刷新和分區(qū)增量刷新兩種機(jī)制：

• 全量刷新：計算并刷新物化視圖定義SQL的所有數(shù)據(jù)。適合在數(shù)據(jù)量較小或數(shù)據(jù)架構(gòu)發(fā)生變化時使用，在對實時性要求不高的場景下可進(jìn)行定期刷新。
• 分區(qū)增量刷新：當(dāng)物化視圖的基表分區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，可以識別并僅刷新變化的分區(qū)，無需刷新整個物化視圖，相比全量/實時刷新顯著減少了計算和存儲開銷。該方式適用于大數(shù)據(jù)量場景，尤其是分區(qū)表頻繁變化且對實時性要求較高的場景。

3. 查詢優(yōu)化

在查詢過程中，系統(tǒng)會根據(jù)物化視圖的存在和內(nèi)容進(jìn)行查詢優(yōu)化。Doris會自動判斷是否可以使用物化視圖來滿足當(dāng)前查詢，如果可以，則直接從物化視圖中讀取數(shù)據(jù)并計算，從而提高查詢效率。例如，當(dāng)查詢需要統(tǒng)計每個商品在不同時間維度（天、周、月）的銷售情況時，如果已經(jīng)創(chuàng)建了基于商品和時間維度的物化視圖，Doris會優(yōu)先使用該物化視圖來響應(yīng)查詢。

四、Doris物化視圖的優(yōu)勢

1. 查詢性能提升

對于那些經(jīng)常重復(fù)使用相同子查詢結(jié)果的查詢，性能得到了很大的提高。因為物化視圖預(yù)先存儲了查詢結(jié)果，查詢時無需重新計算，直接讀取數(shù)據(jù)即可，大大縮短了查詢響應(yīng)時間。例如，在電商場景中，假設(shè)需要統(tǒng)計每個商品在不同時間維度（天、周、月）的銷售情況。如果每次查詢都要從原始訂單表計算，顯然會很耗時。這時我們就可以創(chuàng)建一個基于商品和時間維度的異步物化視圖，提前計算好各個時間粒度的聚合結(jié)果。用戶查詢時直接使用物化視圖，響應(yīng)速度可提升10倍以上。

2. 數(shù)據(jù)一致性保障

Doris自動維護(hù)物化視圖的數(shù)據(jù)，無論是新的導(dǎo)入還是刪除操作，都可以保證基表和物化視圖表的數(shù)據(jù)一致性。無需任何額外的人工維護(hù)成本，通過事務(wù)方式來保證原子性。比如如果用戶通過INSERT命令插入數(shù)據(jù)到基表中，則這條數(shù)據(jù)會同步插入到物化視圖中。當(dāng)基表和物化視圖表均寫入成功后，INSERT命令才會成功返回。

3. 降低計算成本

由于物化視圖存儲了預(yù)先計算好的結(jié)果，減少了查詢時的計算資源消耗，降低了整體的計算成本。特別是對于復(fù)雜的聚合和連接操作，物化視圖可以將這些耗時的操作預(yù)先完成，避免在每次查詢時都重新執(zhí)行。

4. 支持復(fù)雜查詢

物化視圖可以包含復(fù)雜的聚合和連接操作，適用于需要頻繁執(zhí)行相同復(fù)雜查詢的場景。它可以幫助用戶處理涉及多表連接、多層嵌套的聚合計算等復(fù)雜查詢，提高查詢效率。

五、Doris物化視圖的使用場景

1. 查詢加速

在決策支持系統(tǒng)中，如BI報表、Ad - Hoc查詢等，這類分析型查詢通常包含聚合操作，可能還涉及多表連接。由于計算此類查詢結(jié)果較為消耗資源、響應(yīng)時間可能長達(dá)分鐘級，且業(yè)務(wù)場景往往要求秒級響應(yīng)，可以構(gòu)建物化視圖，對常見查詢進(jìn)行加速。例如，傳統(tǒng)的多表JOIN查詢非常耗時，而物化視圖可以提前將匹配結(jié)果存好，查詢時直接取用，就像一個“紅娘”，大大提高了查詢效率。

2. 輕量化ETL（數(shù)據(jù)建模）

在數(shù)據(jù)分層場景中，可以通過嵌套物化視圖來構(gòu)建DWD和DWM層，利用物化視圖的調(diào)度刷新能力。異步物化視圖支持嵌套創(chuàng)建，可以基于已有的物化視圖再創(chuàng)建新的物化視圖，完美支持層層遞進(jìn)的指標(biāo)體系。

3. 湖倉一體

針對多種外部數(shù)據(jù)源，可以將這些數(shù)據(jù)源所使用的表進(jìn)行物化視圖構(gòu)建，以此來節(jié)省從外部表導(dǎo)入到內(nèi)部表的成本，并且加速查詢過程。當(dāng)查詢Hive等外部數(shù)據(jù)源時，網(wǎng)絡(luò)傳輸往往成為性能瓶頸。這時可以創(chuàng)建物化視圖將熱點數(shù)據(jù)緩存在Doris內(nèi)部，既保證了數(shù)據(jù)一致性，又能享受本地查詢的極致性能。

4. 實時聯(lián)邦查詢場景

面對分散在各個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，物化視圖可以作為一個“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站”，將多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合并提供高效查詢。它可以將不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行物化，方便用戶進(jìn)行統(tǒng)一的查詢和分析。

六、Doris物化視圖的創(chuàng)建和管理

1. 創(chuàng)建物化視圖

(1) 創(chuàng)建權(quán)限

創(chuàng)建物化視圖需要具有物化視圖的創(chuàng)建權(quán)限（與建表權(quán)限相同）以及創(chuàng)建物化視圖查詢語句的查詢權(quán)限（與SELECT權(quán)限相同）。

(2) 創(chuàng)建語法

CREATE MATERIALIZED VIEW
[IFNOTEXISTS]<materialized_view_name>
[(<columns_definition>)]
[ BUILD <build_mode>]
[ REFRESH <refresh_method>[ refresh_trigger ]]
[[DUPLICATE]KEY(<key_cols>)]
[COMMENT'<table_comment>']
[PARTITIONBY(
{ <partition_col>| DATE_TRUNC (<partition_col>,<partition_unit>) } )]
[DISTRIBUTEDBY { HASH(<distribute_cols>)| RANDOM } [ BUCKETS { <bucket_count>| AUTO } ]
]
[ PROPERTIES (
-- Table property 
<table_property>
-- Additional table properties 
[,...])]
AS<query>

(3) 刷新配置

build_mode（刷新時機(jī)）：

• IMMEDIATE：立即刷新，默認(rèn)方式。
• DEFERRED：延遲刷新。

refresh_method（刷新方式）：

• COMPLETE：刷新所有分區(qū)。
• AUTO：盡量增量刷新，只刷新自上次物化刷新后數(shù)據(jù)變化的分區(qū)，如果不能感知數(shù)據(jù)變化的分區(qū)，只能退化成全量刷新，刷新所有分區(qū)。

refresh_trigger（觸發(fā)方式）：

• ON MANUAL（手動觸發(fā)）：用戶通過SQL語句觸發(fā)物化視圖的刷新。例如，檢測基表的分區(qū)數(shù)據(jù)自上次刷新后是否有變化，刷新數(shù)據(jù)變化的分區(qū)：REFRESH MATERIALIZED VIEW mvName AUTO;；不校驗基表的分區(qū)數(shù)據(jù)自上次刷新后是否有變化，直接刷新物化視圖的所有分區(qū)：REFRESH MATERIALIZED VIEW mvName COMPLETE;；只刷新指定的分區(qū)：REFRESH MATERIALIZED VIEW mvName partitions (partitionName1,partitionName2);。
• ON SCHEDULE（定時觸發(fā)）：通過物化視圖的創(chuàng)建語句指定間隔多久刷新一次數(shù)據(jù)。例如，要求全量刷新，物化視圖每10小時刷新一次，并且刷新物化視圖的所有分區(qū)：

CREATE MATERIALIZED VIEW mv_6
REFRESH COMPLETE ON SCHEDULE EVERY 10hour
AS
SELECT*FROM lineitem;

• ON COMMIT（自動觸發(fā)）：自Apache Doris 2.1.4版本起支持此功能。基表數(shù)據(jù)發(fā)生變更后，自動觸發(fā)相關(guān)物化視圖刷新，刷新的分區(qū)范圍與“定時觸發(fā)”一致。但如果基表的數(shù)據(jù)頻繁變更，不太適合使用此種觸發(fā)方式，因為會頻繁構(gòu)建物化刷新任務(wù)，消耗過多資源。

2. 支持的聚合函數(shù)

目前物化視圖創(chuàng)建語句支持的聚合函數(shù)有：

• SUM, MIN, MAX（Version 0.12）
• COUNT, BITMAP_UNION, HLL_UNION（Version 0.13）

需要注意的是，BITMAP_UNION的形式必須為：BITMAP_UNION(TO_BITMAP(COLUMN)) ，column列的類型只能是整數(shù)（largeint也不支持），或者BITMAP_UNION(COLUMN)且基表為AGG模型；HLL_UNION的形式必須為：HLL_UNION(HLL_HASH(COLUMN)) ，column列的類型不能是DECIMAL，或者HLL_UNION(COLUMN)且基表為AGG模型。

3. 查詢自動匹配

物化視圖創(chuàng)建成功后，用戶的查詢不需要發(fā)生任何改變，還是查詢基表。Doris會根據(jù)當(dāng)前查詢的語句去自動選擇一個最優(yōu)的物化視圖，從物化視圖中讀取數(shù)據(jù)并計算。用戶可以通過EXPLAIN命令來檢查當(dāng)前查詢是否使用了物化視圖。

4. 查詢物化視圖

查看當(dāng)前表都有哪些物化視圖，以及它們的表結(jié)構(gòu)，可以使用以下命令：

desc table_name all;

5. 刪除物化視圖

使用以下命令刪除物化視圖：

DROP MATERIALIZED VIEW mv_name ON table_name;

Doris物化視圖是一種強大的工具，它通過預(yù)先計算和存儲查詢結(jié)果，顯著提升了查詢性能，降低了計算成本，同時保證了數(shù)據(jù)的一致性。在合適的場景下使用物化視圖，可以為大數(shù)據(jù)分析帶來更高的效率和更好的用戶體驗。