基于flink维表join优化浅述

一、维表join基础操作

      在实际工作场景中,数据流处理往往需要与相关的维度数据进行关联操作。根据不同的业务场景和需求,合理选择相应的缓存策略至关重要,以确保数据处理的效率和准确性。

通用缓存策略详解

        在使用维表 Join 时,大部分连接器都支持缓存策略,但不同连接器对缓存策略的支持情况可能略有不同。因此,在使用缓存策略之前,请务必查阅对应连接器的官方文档,以确定具体的支持情况。以下是通用的缓存策略及其详细说明:

1. None(默认值):无缓存

描述:不使用任何缓存机制,每次查询都直接从物理维表中获取数据。

使用场景

  • 对数据准确性要求极高,无法容忍任何数据延迟或不准确的情况。

  • 维表数据更新频繁,实时性要求高。

优点

  • 数据实时性强,能够保证查询结果的准确性。

缺点

  • 当数据量较大时,Join 操作的性能压力会显著增加,容易导致反压。

  • 对维表数据库的查询压力较大,可能影响数据库性能。

2. LRU(Least Recently Used):缓存部分数据

描述:缓存维表中的部分数据。系统会根据最近使用情况维护一个缓存,源表的每条数据都会先在缓存中查找,如果未找到,则从物理维表中查询。

使用场景

  • 维表数据更新频率较低,可以容忍少量数据不准确的情况。

  • 对查询性能有一定要求,但对数据实时性要求不高。

优点

  • 提高 Join 操作的性能,减少对物理维表的查询次数。

  • 缓存机制可以有效缓解数据库的压力。

缺点

  • 当维表数据发生变化时,缓存中的部分数据可能会变得不准确。

  • 缓存大小有限,可能导致部分数据无法被缓存。

3. ALL:缓存全部数据

描述:缓存维表中的所有数据。在作业运行前,系统会将维表中的所有数据加载到缓存中,之后所有的维表查找操作都会通过缓存进行。如果在缓存中未找到数据,则认为该键不存在。全量缓存有一个过期时间,过期后会重新加载全量缓存。

使用场景

  • 适用于远程表数据量较小,且源表数据与维表 JOIN 时,ON 条件无法关联(MISS KEY)的情况较多。

  • 对查询性能要求极高,且可以接受全量数据加载的延迟。

优点

  • 提供最高的查询性能,因为所有数据都在缓存中。

  • 减少了对物理维表的查询,降低了数据库的压力。

缺点

  • 缓存占用内存较大,可能需要较多的资源。

  • 数据更新后,需要等待缓存过期或手动刷新缓存,可能存在短暂的数据不一致。

        目前维表关联伪代码如下:

--数据源
CREATE TEMPOR
### Flink Join 使用方法 #### 实现原理概 在 Apache Flink 流处理环境中,关联(Lookup Join)用于将流入的数据流与预先存在的格相结合。这种技术能够增强事件数据的信息量,使得分析更加全面和精确[^1]。 #### 主要实现方式 为了完成这一操作,通常有两种主要的方法: - **基于缓存的方式**:通过继承 `RichMapFunction` 类,在其 `open()` 方法内加载整个或部分至内存中;随后每当有新记录到达时便可以在映射函数(`map()`)里快速查找并匹配相应的条目[^3]。 - **异步 I/O 方式**:当接收到每一条输入消息之后再发起对外部数据库(如MySQL, HBase)查询请求获取最新的信息。这种方式可以保持较低的资源占用率但可能带来较高的延迟成本[^2]。 #### 示例代码展示 下面给出一段简单的 Java 代码片段作为演示,该例子展示了如何利用 `AsyncDataStream.unorderedWait()` 函数来进行异步连接: ```java import org.apache.flink.api.common.functions.AsyncFunction; import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream; import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment; import org.apache.flink.types.Row; public class AsyncDimTableJoinExample { public static void main(String[] args) throws Exception { final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment(); DataStream<Row> streamSource = ...; // 定义你的Kafka或者其他源头 // 对来自 Kafka 的每一行执行异步调用来获得对应的字段值 DataStream<Row> resultStream = AsyncDataStream.unorderedWait( streamSource, new DimTableLookupFunction(), 60L, TimeUnit.SECONDS, 100); resultStream.print(); env.execute("Flink Async Lookup Join Example"); } } // 自定义异步查找逻辑 class DimTableLookupFunction implements AsyncFunction<Row, Row> { @Override public void asyncInvoke(Row inputRecord, ResultFuture<Row> out) throws Exception { String keyField = (String)inputRecord.getField(0); // 基于keyField向外部DB查询对应记录... Row dimTableRow = queryDimensionTable(keyField); if(dimTableRow != null){ Row enrichedRecord = combine(inputRecord,dimTableRow); out.complete(Collections.singleton(enrichedRecord)); }else{ out.complete(Arrays.asList()); } } } ``` 此段程序首先创建了一个名为 `env` 的执行环境实例,并从中派生出一个由特定源产生的数据流对象 `streamSource`. 接着应用了 `unorderedWait` 来启动异步等待过程——对于每一个传入的消息都会触发一次对自定义类 `DimTableLookupFunction` 所代的操作流程. 在这个过程中,实际发生的动作就是针对给定键值去访问外部存储系统检索相关联的额外属性,最后把两者组合成一个新的复合型结构返回给下游消费者继续后续处理步骤.
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