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数据模型

数据模型

本文档主要从逻辑层面，描述 Doris 的数据模型，以帮助用户更好的使用 Doris 应对不同的业务场景。

基本概念​

在 Doris 中，数据以表（Table）的形式进行逻辑上的描述。 一张表包括行（Row）和列（Column）。Row 即用户的一行数据。Column 用于描述一行数据中不同的字段。

Column 可以分为两大类：Key 和 Value。从业务角度看，Key 和 Value 可以分别对应维度列和指标列。Doris的key列是建表语句中指定的列，建表语句中的关键字'unique key'或'aggregate key'或'duplicate key'后面的列就是 Key 列，除了 Key 列剩下的就是 Value 列。

Doris 的数据模型主要分为3类:

  • Aggregate
  • Unique
  • Duplicate

下面我们分别介绍。

Aggregate 模型​

我们以实际的例子来说明什么是聚合模型，以及如何正确的使用聚合模型。

示例1：导入数据聚合​

假设业务有如下数据表模式：

ColumnNameTypeAggregationTypeComment
user_idLARGEINT用户id
dateDATE数据灌入日期
cityVARCHAR(20)用户所在城市
ageSMALLINT用户年龄
sexTINYINT用户性别
last_visit_dateDATETIMEREPLACE用户最后一次访问时间
costBIGINTSUM用户总消费
max_dwell_timeINTMAX用户最大停留时间
min_dwell_timeINTMIN用户最小停留时间

如果转换成建表语句则如下（省略建表语句中的 Partition 和 Distribution 信息）

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS example_db;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_agg1
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `date` DATE NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `last_visit_date` DATETIME REPLACE DEFAULT "1970-01-01 00:00:00" COMMENT "用户最后一次访问时间",
    `cost` BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "用户总消费",
    `max_dwell_time` INT MAX DEFAULT "0" COMMENT "用户最大停留时间",
    `min_dwell_time` INT MIN DEFAULT "99999" COMMENT "用户最小停留时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `city`, `age`, `sex`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);

可以看到，这是一个典型的用户信息和访问行为的事实表。 在一般星型模型中，用户信息和访问行为一般分别存放在维度表和事实表中。这里我们为了更加方便的解释 Doris 的数据模型，将两部分信息统一存放在一张表中。

表中的列按照是否设置了 AggregationType，分为 Key (维度列) 和 Value（指标列）。没有设置 AggregationType 的，如 user_id、date、age ... 等称为 Key，而设置了 AggregationType 的称为 Value。

当我们导入数据时，对于 Key 列相同的行会聚合成一行，而 Value 列会按照设置的 AggregationType 进行聚合。 AggregationType 目前有以下几种聚合方式和agg_state：

  1. SUM：求和，多行的 Value 进行累加。
  2. REPLACE：替代，下一批数据中的 Value 会替换之前导入过的行中的 Value。
  3. MAX：保留最大值。
  4. MIN：保留最小值。
  5. REPLACE_IF_NOT_NULL：非空值替换。和 REPLACE 的区别在于对于null值，不做替换。
  6. HLL_UNION：HLL 类型的列的聚合方式，通过 HyperLogLog 算法聚合。
  7. BITMAP_UNION：BIMTAP 类型的列的聚合方式，进行位图的并集聚合。

如果这几种聚合方式无法满足需求，则可以选择使用agg_state类型。

假设我们有以下导入数据（原始数据）：

user_iddatecityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-01北京2002017-10-01 06:00:00201010
100002017-10-01北京2002017-10-01 07:00:001522
100012017-10-01北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-02上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-02广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-01深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-03深圳3502017-10-03 10:20:221166

通过sql导入数据：

insert into example_db.example_tbl_agg1 values
(10000,"2017-10-01","北京",20,0,"2017-10-01 06:00:00",20,10,10),
(10000,"2017-10-01","北京",20,0,"2017-10-01 07:00:00",15,2,2),
(10001,"2017-10-01","北京",30,1,"2017-10-01 17:05:45",2,22,22),
(10002,"2017-10-02","上海",20,1,"2017-10-02 12:59:12",200,5,5),
(10003,"2017-10-02","广州",32,0,"2017-10-02 11:20:00",30,11,11),
(10004,"2017-10-01","深圳",35,0,"2017-10-01 10:00:15",100,3,3),
(10004,"2017-10-03","深圳",35,0,"2017-10-03 10:20:22",11,6,6);

我们假设这是一张记录用户访问某商品页面行为的表。我们以第一行数据为例，解释如下：

数据说明
10000用户id，每个用户唯一识别id
2017-10-01数据入库时间，精确到日期
北京用户所在城市
20用户年龄
0性别男（1 代表女性）
2017-10-01 06:00:00用户本次访问该页面的时间，精确到秒
20用户本次访问产生的消费
10用户本次访问，驻留该页面的时间
10用户本次访问，驻留该页面的时间（冗余）

那么当这批数据正确导入到 Doris 中后，Doris 中最终存储如下：

user_iddatecityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-01北京2002017-10-01 07:00:0035102
100012017-10-01北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-02上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-02广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-01深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-03深圳3502017-10-03 10:20:221166

可以看到，用户 10000 只剩下了一行聚合后的数据。而其余用户的数据和原始数据保持一致。这里先解释下用户 10000 聚合后的数据：

前5列没有变化，从第6列 last_visit_date 开始：

  • 2017-10-01 07:00:00：因为 last_visit_date 列的聚合方式为 REPLACE，所以 2017-10-01 07:00:00 替换了 2017-10-01 06:00:00 保存了下来。

    注：在同一个导入批次中的数据，对于 REPLACE 这种聚合方式，替换顺序不做保证。如在这个例子中，最终保存下来的，也有可能是 2017-10-01 06:00:00。而对于不同导入批次中的数据，可以保证，后一批次的数据会替换前一批次。

  • 35：因为 cost 列的聚合类型为 SUM，所以由 20 + 15 累加获得 35。

  • 10：因为 max_dwell_time 列的聚合类型为 MAX，所以 10 和 2 取最大值，获得 10。

  • 2：因为 min_dwell_time 列的聚合类型为 MIN，所以 10 和 2 取最小值，获得 2。

经过聚合，Doris 中最终只会存储聚合后的数据。换句话说，即明细数据会丢失，用户不能够再查询到聚合前的明细数据了。

示例2：保留明细数据​

接示例1，我们将表结构修改如下：

ColumnNameTypeAggregationTypeComment
user_idLARGEINT用户id
dateDATE数据灌入日期
timestampDATETIME数据灌入时间，精确到秒
cityVARCHAR(20)用户所在城市
ageSMALLINT用户年龄
sexTINYINT用户性别
last_visit_dateDATETIMEREPLACE用户最后一次访问时间
costBIGINTSUM用户总消费
max_dwell_timeINTMAX用户最大停留时间
min_dwell_timeINTMIN用户最小停留时间

即增加了一列 timestamp，记录精确到秒的数据灌入时间。 同时，将AGGREGATE KEY设置为AGGREGATE KEY(user_id, date, timestamp, city, age, sex)

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_agg2
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `date` DATE NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间",
    `timestamp` DATETIME NOT NULL COMMENT "数据灌入日期时间戳",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `last_visit_date` DATETIME REPLACE DEFAULT "1970-01-01 00:00:00" COMMENT "用户最后一次访问时间",
    `cost` BIGINT SUM DEFAULT "0" COMMENT "用户总消费",
    `max_dwell_time` INT MAX DEFAULT "0" COMMENT "用户最大停留时间",
    `min_dwell_time` INT MIN DEFAULT "99999" COMMENT "用户最小停留时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `date`, `timestamp` ,`city`, `age`, `sex`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);

导入数据如下：

user_iddatetimestampcityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-012017-10-01 08:00:05北京2002017-10-01 06:00:00201010
100002017-10-012017-10-01 09:00:05北京2002017-10-01 07:00:001522
100012017-10-012017-10-01 18:12:10北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-022017-10-02 13:10:00上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-022017-10-02 13:15:00广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-012017-10-01 12:12:48深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-032017-10-03 12:38:20深圳3502017-10-03 10:20:221166

通过sql导入数据：

insert into example_db.example_tbl_agg2 values
(10000,"2017-10-01","2017-10-01 08:00:05","北京",20,0,"2017-10-01 06:00:00",20,10,10),
(10000,"2017-10-01","2017-10-01 09:00:05","北京",20,0,"2017-10-01 07:00:00",15,2,2),
(10001,"2017-10-01","2017-10-01 18:12:10","北京",30,1,"2017-10-01 17:05:45",2,22,22),
(10002,"2017-10-02","2017-10-02 13:10:00","上海",20,1,"2017-10-02 12:59:12",200,5,5),
(10003,"2017-10-02","2017-10-02 13:15:00","广州",32,0,"2017-10-02 11:20:00",30,11,11),
(10004,"2017-10-01","2017-10-01 12:12:48","深圳",35,0,"2017-10-01 10:00:15",100,3,3),
(10004,"2017-10-03","2017-10-03 12:38:20","深圳",35,0,"2017-10-03 10:20:22",11,6,6);

那么当这批数据正确导入到 Doris 中后，Doris 中最终存储如下：

user_iddatetimestampcityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-012017-10-01 08:00:05北京2002017-10-01 06:00:00201010
100002017-10-012017-10-01 09:00:05北京2002017-10-01 07:00:001522
100012017-10-012017-10-01 18:12:10北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-022017-10-02 13:10:00上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-022017-10-02 13:15:00广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-012017-10-01 12:12:48深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-032017-10-03 12:38:20深圳3502017-10-03 10:20:221166

我们可以看到，存储的数据，和导入数据完全一样，没有发生任何聚合。这是因为，这批数据中，因为加入了 timestamp 列，所有行的 Key 都不完全相同。也就是说，只要保证导入的数据中，每一行的 Key 都不完全相同，那么即使在聚合模型下，Doris 也可以保存完整的明细数据。

示例3：导入数据与已有数据聚合​

接示例1。假设现在表中已有数据如下：

user_iddatecityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-01北京2002017-10-01 07:00:0035102
100012017-10-01北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-02上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-02广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-01深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-03深圳3502017-10-03 10:20:221166

我们再导入一批新的数据：

user_iddatecityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100042017-10-03深圳3502017-10-03 11:22:00441919
100052017-10-03长沙2912017-10-03 18:11:02311

通过sql导入数据：

insert into example_db.example_tbl_agg1 values
(10004,"2017-10-03","深圳",35,0,"2017-10-03 11:22:00",44,19,19),
(10005,"2017-10-03","长沙",29,1,"2017-10-03 18:11:02",3,1,1);

那么当这批数据正确导入到 Doris 中后，Doris 中最终存储如下：

user_iddatecityagesexlast_visit_datecostmax_dwell_timemin_dwell_time
100002017-10-01北京2002017-10-01 07:00:0035102
100012017-10-01北京3012017-10-01 17:05:4522222
100022017-10-02上海2012017-10-02 12:59:1220055
100032017-10-02广州3202017-10-02 11:20:00301111
100042017-10-01深圳3502017-10-01 10:00:1510033
100042017-10-03深圳3502017-10-03 11:22:0055196
100052017-10-03长沙2912017-10-03 18:11:02311

可以看到，用户 10004 的已有数据和新导入的数据发生了聚合。同时新增了 10005 用户的数据。

数据的聚合，在 Doris 中有如下三个阶段发生：

  1. 每一批次数据导入的 ETL 阶段。该阶段会在每一批次导入的数据内部进行聚合。
  2. 底层 BE 进行数据 Compaction 的阶段。该阶段，BE 会对已导入的不同批次的数据进行进一步的聚合。
  3. 数据查询阶段。在数据查询时，对于查询涉及到的数据，会进行对应的聚合。

数据在不同时间，可能聚合的程度不一致。比如一批数据刚导入时，可能还未与之前已存在的数据进行聚合。但是对于用户而言，用户只能查询到聚合后的数据。即不同的聚合程度对于用户查询而言是透明的。用户需始终认为数据以最终的完成的聚合程度存在，而不应假设某些聚合还未发生。（可参阅聚合模型的局限性一节获得更多详情。）

agg_state​

AGG_STATE不能作为key列使用，建表时需要同时声明聚合函数的签名。
用户不需要指定长度和默认值。实际存储的数据大小与函数实现有关。

建表

set enable_agg_state=true;
create table aggstate(
    k1 int null,
    k2 agg_state<sum(int)> generic,
    k3 agg_state<group_concat(string)> generic
)
aggregate key (k1)
distributed BY hash(k1) buckets 3
properties("replication_num" = "1");

其中agg_state用于声明数据类型为agg_state，sum/group_concat为聚合函数的签名。 注意agg_state是一种数据类型，同int/array/string

agg_state只能配合state /merge/union函数组合器使用。

agg_state是聚合函数的中间结果，例如，聚合函数sum ， 则agg_state可以表示sum(1,2,3,4,5)的这个中间状态，而不是最终的结果。

agg_state类型需要使用state函数来生成，对于当前的这个表，则为sum_state,group_concat_state。

insert into aggstate values(1,sum_state(1),group_concat_state('a'));
insert into aggstate values(1,sum_state(2),group_concat_state('b'));
insert into aggstate values(1,sum_state(3),group_concat_state('c'));

此时表只有一行 ( 注意，下面的表只是示意图，不是真的可以select显示出来)

k1k2k3
1sum(1,2,3)group_concat_state(a,b,c)

再插入一条数据

insert into aggstate values(2,sum_state(4),group_concat_state('d'));

此时表的结构为

k1k2k3
1sum(1,2,3)group_concat_state(a,b,c)
2sum(4)group_concat_state(d)

我们可以通过merge操作来合并多个state，并且返回最终聚合函数计算的结果

mysql> select sum_merge(k2) from aggstate;
+---------------+
| sum_merge(k2) |
+---------------+
|            10 |
+---------------+

sum_merge 会先把sum(1,2,3) 和 sum(4) 合并成 sum(1,2,3,4) ，并返回计算的结果。 因为group_concat对于顺序有要求，所以结果是不稳定的。

mysql> select group_concat_merge(k3) from aggstate;
+------------------------+
| group_concat_merge(k3) |
+------------------------+
| c,b,a,d                |
+------------------------+

如果不想要聚合的最终结果，可以使用union来合并多个聚合的中间结果，生成一个新的中间结果。

insert into aggstate select 3,sum_union(k2),group_concat_union(k3) from aggstate ;

此时的表结构为

k1k2k3
1sum(1,2,3)group_concat_state(a,b,c)
2sum(4)group_concat_state(d)
3sum(1,2,3,4)group_concat_state(a,b,c,d)

可以通过查询

mysql> select sum_merge(k2) , group_concat_merge(k3)from aggstate;
+---------------+------------------------+
| sum_merge(k2) | group_concat_merge(k3) |
+---------------+------------------------+
|            20 | c,b,a,d,c,b,a,d        |
+---------------+------------------------+

mysql> select sum_merge(k2) , group_concat_merge(k3)from aggstate where k1 != 2;
+---------------+------------------------+
| sum_merge(k2) | group_concat_merge(k3) |
+---------------+------------------------+
|            16 | c,b,a,d,c,b,a          |
+---------------+------------------------+

用户可以通过agg_state做出跟细致的聚合函数操作。

注意 agg_state 存在一定的性能开销

Unique 模型​

当用户有数据更新需求时，可以选择使用Unique数据模型。Unique模型能够保证Key的唯一性，当用户更新一条数据时，新写入的数据会覆盖具有相同key的旧数据。

两种实现方式

Unique模型提供了两种实现方式：

  • 读时合并(merge-on-read)。在读时合并实现中，用户在进行数据写入时不会触发任何数据去重相关的操作，所有数据去重的操作都在查询或者compaction时进行。因此，读时合并的写入性能较好，查询性能较差，同时内存消耗也较高。
  • 写时合并(merge-on-write)。在1.2版本中，我们引入了写时合并实现，该实现会在数据写入阶段完成所有数据去重的工作，因此能够提供非常好的查询性能。

自2.0版本起，写时合并已经非常成熟稳定, 由于其优秀的查询性能，我们推荐大部分用户选择该实现。自2.1版本其，写时合并成为Unique模型的默认实现 关于两种实现方式的详细区别，用户可以本章节后续内容的介绍。关于两种实现方式的性能差异，参考后续章节聚合模型的局限性的描述。

数据更新的语意

  • Unique模型默认的更新语意为整行UPSERT，即UPDATE OR INSERT，该行数据的key如果存在，则进行更新，如果不存在，则进行新数据插入。在整行UPSERT语意下，即使用户使用insert into指定部分列进行写入，Doris也会在Planner中将未提供的列使用NULL值或者默认值进行填充
  • 部分列更新。如果用户希望更新部分字段，需要使用写时合并实现，并通过特定的参数来开启部分列更新的支持。请查阅文档部分列更新获取相关使用建议

读时合并（与聚合模型相同的实现方式）​

ColumnNameTypeIsKeyComment
user_idBIGINTYes用户id
usernameVARCHAR(50)Yes用户昵称
cityVARCHAR(20)No用户所在城市
ageSMALLINTNo用户年龄
sexTINYINTNo用户性别
phoneLARGEINTNo用户电话
addressVARCHAR(500)No用户住址
register_timeDATETIMENo用户注册时间

这是一个典型的用户基础信息表。这类数据没有聚合需求，只需保证主键唯一性。（这里的主键为 user_id + username）。那么我们的建表语句如下：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_unique
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME COMMENT "用户注册时间"
)
UNIQUE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);

而这个表结构，完全同等于以下使用聚合模型描述的表结构：

ColumnNameTypeAggregationTypeComment
user_idBIGINT用户id
usernameVARCHAR(50)用户昵称
cityVARCHAR(20)REPLACE用户所在城市
ageSMALLINTREPLACE用户年龄
sexTINYINTREPLACE用户性别
phoneLARGEINTREPLACE用户电话
addressVARCHAR(500)REPLACE用户住址
register_timeDATETIMEREPLACE用户注册时间

及建表语句：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_agg3
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) REPLACE COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT REPLACE COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT REPLACE COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT REPLACE COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) REPLACE COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME REPLACE COMMENT "用户注册时间"
)
AGGREGATE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);

即Unique 模型的读时合并实现完全可以用聚合模型中的 REPLACE 方式替代。其内部的实现方式和数据存储方式也完全一样。这里不再继续举例说明。

SinceVersion 1.2

写时合并​

Unique模型的写时合并实现，查询性能更接近于duplicate模型，在有主键约束需求的场景上相比聚合模型有较大的查询性能优势，尤其是在聚合查询以及需要用索引过滤大量数据的查询中。

在 1.2.0 版本中，作为一个新的feature，写时合并默认关闭(2.1 版本之前)，用户可以通过添加下面的property来开启

"enable_unique_key_merge_on_write" = "true"

从 2.1 版本开始，写时合并默认开启。

注意：

  1. 对于1.2的用户
    1. 建议使用1.2.4及以上版本，该版本修复了一些bug和稳定性问题。
    2. 在be.conf中添加配置项：disable_storage_page_cache=false。不添加该配置项可能会对数据导入性能产生较大影响
  2. 对于新用户，强烈推荐使用2.0以上版本。在2.0版本中，写时合并的性能和稳定性都有大幅的提升和优化

仍然以上面的表为例，建表语句为

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_unique_merge_on_write
(
    `user_id` LARGEINT NOT NULL COMMENT "用户id",
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT "用户昵称",
    `city` VARCHAR(20) COMMENT "用户所在城市",
    `age` SMALLINT COMMENT "用户年龄",
    `sex` TINYINT COMMENT "用户性别",
    `phone` LARGEINT COMMENT "用户电话",
    `address` VARCHAR(500) COMMENT "用户地址",
    `register_time` DATETIME COMMENT "用户注册时间"
)
UNIQUE KEY(`user_id`, `username`)
DISTRIBUTED BY HASH(`user_id`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1",
"enable_unique_key_merge_on_write" = "true"
);

使用这种建表语句建出来的表结构，与聚合模型就完全不同了：

ColumnNameTypeAggregationTypeComment
user_idBIGINT用户id
usernameVARCHAR(50)用户昵称
cityVARCHAR(20)NONE用户所在城市
ageSMALLINTNONE用户年龄
sexTINYINTNONE用户性别
phoneLARGEINTNONE用户电话
addressVARCHAR(500)NONE用户住址
register_timeDATETIMENONE用户注册时间

在开启了写时合并选项的Unique表上，数据在导入阶段就会去将被覆盖和被更新的数据进行标记删除，同时将新的数据写入新的文件。在查询的时候， 所有被标记删除的数据都会在文件级别被过滤掉，读取出来的数据就都是最新的数据，消除掉了读时合并中的数据聚合过程，并且能够在很多情况下支持多种谓词的下推。因此在许多场景都能带来比较大的性能提升，尤其是在有聚合查询的情况下。

【注意】

  1. Unique表的实现方式只能在建表时确定，无法通过schema change进行修改。
  2. 旧的Merge-on-read的实现无法无缝升级到Merge-on-write的实现（数据组织方式完全不同），如果需要改为使用写时合并的实现版本，需要手动执行insert into unique-mow-table select * from source table.

Duplicate 模型​

在某些多维分析场景下，数据既没有主键，也没有聚合需求。因此，我们引入 Duplicate 数据模型来满足这类需求。举例说明。

ColumnNameTypeSortKeyComment
timestampDATETIMEYes日志时间
typeINTYes日志类型
error_codeINTYes错误码
error_msgVARCHAR(1024)No错误详细信息
op_idBIGINTNo负责人id
op_timeDATETIMENo处理时间

建表语句如下：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_duplicate
(
    `timestamp` DATETIME NOT NULL COMMENT "日志时间",
    `type` INT NOT NULL COMMENT "日志类型",
    `error_code` INT COMMENT "错误码",
    `error_msg` VARCHAR(1024) COMMENT "错误详细信息",
    `op_id` BIGINT COMMENT "负责人id",
    `op_time` DATETIME COMMENT "处理时间"
)
DUPLICATE KEY(`timestamp`, `type`, `error_code`)
DISTRIBUTED BY HASH(`type`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1"
);

这种数据模型区别于 Aggregate 和 Unique 模型。数据完全按照导入文件中的数据进行存储，不会有任何聚合。即使两行数据完全相同，也都会保留。 而在建表语句中指定的 DUPLICATE KEY，只是用来指明底层数据按照那些列进行排序。（更贴切的名称应该为 “Sorted Column”， 这里取名 “DUPLICATE KEY” 只是用以明确表示所用的数据模型。关于 “Sorted Column”的更多解释，可以参阅前缀索引）。在 DUPLICATE KEY 的选择上，我们建议适当的选择前 2-4 列就可以。

这种数据模型适用于既没有聚合需求，又没有主键唯一性约束的原始数据的存储。更多使用场景，可参阅聚合模型的局限性小节。

SinceVersion 2.0

无排序列 Duplicate 模型​

当创建表的时候没有指定Unique、Aggregate或Duplicate时，会默认创建一个Duplicate模型的表，并自动指定排序列。

当用户并没有排序需求的时候，可以通过在表属性中配置：

"enable_duplicate_without_keys_by_default" = "true"

然后再创建默认模型的时候，就会不再指定排序列，也不会给该表创建前缀索引，以此减少在导入和存储上额外的开销。

建表语句如下：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS example_db.example_tbl_duplicate_without_keys_by_default
(
    `timestamp` DATETIME NOT NULL COMMENT "日志时间",
    `type` INT NOT NULL COMMENT "日志类型",
    `error_code` INT COMMENT "错误码",
    `error_msg` VARCHAR(1024) COMMENT "错误详细信息",
    `op_id` BIGINT COMMENT "负责人id",
    `op_time` DATETIME COMMENT "处理时间"
)
DISTRIBUTED BY HASH(`type`) BUCKETS 1
PROPERTIES (
"replication_allocation" = "tag.location.default: 1",
"enable_duplicate_without_keys_by_default" = "true"
);

MySQL > desc example_tbl_duplicate_without_keys_by_default;
+------------+---------------+------+-------+---------+-------+
| Field      | Type          | Null | Key   | Default | Extra |
+------------+---------------+------+-------+---------+-------+
| timestamp  | DATETIME      | No   | false | NULL    | NONE  |
| type       | INT           | No   | false | NULL    | NONE  |
| error_code | INT           | Yes  | false | NULL    | NONE  |
| error_msg  | VARCHAR(1024) | Yes  | false | NULL    | NONE  |
| op_id      | BIGINT        | Yes  | false | NULL    | NONE  |
| op_time    | DATETIME      | Yes  | false | NULL    | NONE  |
+------------+---------------+------+-------+---------+-------+
6 rows in set (0.01 sec)

聚合模型的局限性​

这里我们针对 Aggregate 模型，来介绍下聚合模型的局限性。

在聚合模型中，模型对外展现的，是最终聚合后的数据。也就是说，任何还未聚合的数据（比如说两个不同导入批次的数据），必须通过某种方式，以保证对外展示的一致性。我们举例说明。

假设表结构如下：

ColumnNameTypeAggregationTypeComment
user_idLARGEINT用户id
dateDATE数据灌入日期
costBIGINTSUM用户总消费

假设存储引擎中有如下两个已经导入完成的批次的数据：

batch 1

user_iddatecost
100012017-11-2050
100022017-11-2139

batch 2

user_iddatecost
100012017-11-201
100012017-11-215
100032017-11-2222

可以看到，用户 10001 分属在两个导入批次中的数据还没有聚合。但是为了保证用户只能查询到如下最终聚合后的数据：

user_iddatecost
100012017-11-2051
100012017-11-215
100022017-11-2139
100032017-11-2222

我们在查询引擎中加入了聚合算子，来保证数据对外的一致性。

另外，在聚合列（Value）上，执行与聚合类型不一致的聚合类查询时，要注意语意。比如我们在如上示例中执行如下查询：

SELECT MIN(cost) FROM table;

得到的结果是 5，而不是 1。

同时，这种一致性保证，在某些查询中，会极大地降低查询效率。

我们以最基本的 count(*) 查询为例：

SELECT COUNT(*) FROM table;

在其他数据库中，这类查询都会很快地返回结果。因为在实现上，我们可以通过如“导入时对行进行计数，保存 count 的统计信息”，或者在查询时“仅扫描某一列数据， 获得 count 值”的方式，只需很小的开销，即可获得查询结果。但是在 Doris 的聚合模型中，这种查询的开销非常大。

我们以刚才的数据为例：

batch 1

user_iddatecost
100012017-11-2050
100022017-11-2139

batch 2

user_iddatecost
100012017-11-201
100012017-11-215
100032017-11-2222

因为最终的聚合结果为：

user_iddatecost
100012017-11-2051
100012017-11-215
100022017-11-2139
100032017-11-2222

所以，select count(*) from table; 的正确结果应该为 4。但如果我们只扫描 user_id 这一列，如果加上查询时聚合，最终得到的结果是 3（10001, 10002, 10003）。而如果不加查询时聚合，则得到的结果是 5（两批次一共5行数据）。可见这两个结果都是不对的。

为了得到正确的结果，我们必须同时读取 user_id 和 date 这两列的数据，再加上查询时聚合，才能返回 4 这个正确的结果。也就是说，在 count() 查询中，Doris 必须扫描所有的 AGGREGATE KEY 列（这里就是 user_id 和 date），并且聚合后，才能得到语意正确的结果。当聚合列非常多时，count() 查询需要扫描大量的数据。

因此，当业务上有频繁的 count(*) 查询时，我们建议用户通过增加一个值恒为 1 的，聚合类型为 SUM 的列来模拟 count(*)。如刚才的例子中的表结构，我们修改如下：

ColumnNameTypeAggregateTypeComment
user_idBIGINT用户id
dateDATE数据灌入日期
costBIGINTSUM用户总消费
countBIGINTSUM用于计算count

增加一个 count 列，并且导入数据中，该列值恒为 1。则 select count(*) from table; 的结果等价于 select sum(count) from table;。 而后者的查询效率将远高于前者。不过这种方式也有使用限制，就是用户需要自行保证，不会重复导入 AGGREGATE KEY 列都相同地行。 否则，select sum(count) from table; 只能表述原始导入的行数，而不是 select count(*) from table; 的语义。

另一种方式，就是 将如上的 count 列的聚合类型改为 REPLACE，且依然值恒为 1。那么 select sum(count) from table; 和 select count(*) from table; 的结果将是一致的。并且这种方式，没有导入重复行的限制。

Unique模型的写时合并实现​

Unique模型的写时合并实现没有聚合模型的局限性，还是以刚才的数据为例，写时合并为每次导入的rowset增加了对应的delete bitmap，来标记哪些数据被覆盖。第一批数据导入后状态如下

batch 1

user_iddatecostdelete bit
100012017-11-2050false
100022017-11-2139false

当第二批数据导入完成后，第一批数据中重复的行就会被标记为已删除，此时两批数据状态如下

batch 1

user_iddatecostdelete bit
100012017-11-2050true
100022017-11-2139false

batch 2

user_iddatecostdelete bit
100012017-11-201false
100012017-11-215false
100032017-11-2222false

在查询时，所有在delete bitmap中被标记删除的数据都不会读出来，因此也无需进行做任何数据聚合，上述数据中有效地行数为4行， 查询出的结果也应该是4行，也就可以采取开销最小的方式来获取结果，即前面提到的“仅扫描某一列数据，获得 count 值”的方式。

在测试环境中，count(*) 查询在Unique模型的写时合并实现上的性能，相比聚合模型有10倍以上的提升。

Duplicate 模型​

Duplicate 模型没有聚合模型的这个局限性。因为该模型不涉及聚合语意，在做 count(*) 查询时，任意选择一列查询，即可得到语意正确的结果。

key 列​

Duplicate、Aggregate、Unique 模型，都会在建表指定 key 列，然而实际上是有所区别的：对于 Duplicate 模型，表的key列， 可以认为只是 “排序列”，并非起到唯一标识的作用。而 Aggregate、Unique 模型这种聚合类型的表，key 列是兼顾 “排序列” 和 “唯一标识列”，是真正意义上的“ key 列”。

数据模型的选择建议​

因为数据模型在建表时就已经确定，且无法修改。所以，选择一个合适的数据模型非常重要。

  1. Aggregate 模型可以通过预聚合，极大地降低聚合查询时所需扫描的数据量和查询的计算量，非常适合有固定模式的报表类查询场景。但是该模型对 count(*) 查询很不友好。同时因为固定了 Value 列上的聚合方式，在进行其他类型的聚合查询时，需要考虑语意正确性。
  2. Unique 模型针对需要唯一主键约束的场景，可以保证主键唯一性约束。但是无法利用 ROLLUP 等预聚合带来的查询优势。对于聚合查询有较高性能需求的用户，推荐使用自1.2版本加入的写时合并实现。
  3. Duplicate 适合任意维度的 Ad-hoc 查询。虽然同样无法利用预聚合的特性，但是不受聚合模型的约束，可以发挥列存模型的优势（只读取相关列，而不需要读取所有 Key 列）。
  4. 如果有部分列更新的需求，请查阅文档部分列更新获取相关使用建议
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