Apache Doris在京东广告的应用实践

2020 年 11 月 5 日 DataFunTalk

文章作者：杨文波京东研发工程师

内容来源：DorisDB

导读： 本文主要介绍 Apache Doris在京东广告报表查询场景下的应用。文章将从我们原有系统开始讲述，包括我们遇到的问题，面临的挑战，以及我们为何选择使用Apache Doris。最后将介绍Doris在我们在生产环境下的使用情况，包括Apache Doris在京东“618”，“双11”大促中的表现。希望通过我们的使用实践为大家提供一些经验参考，也欢迎大家对我们的不足之处提出建议。

背景介绍

京准通是京东集团旗下的广告营销推广平台。我们团队主要负责京准通平台的报表查询服务，主要为广告主/运营/采销等提供实时/离线的报表的查询，支持了十余个业务线，300多张报表，覆盖了京准通内绝大多数效果报表，每日千万级查询总量，百亿级数据增量，毫秒级的查询耗时。

原有系统存在的问题

我们原来有一套京东广告自己内部开发广告效果数据查询系统，可以支持数据预聚合，支持原子导入，支持按列建立Rollup表。由于这些特性的原因，原有系统在广告效果数据报表的特定场景下，可以满足日常线上查询的需求。

但随着业务的迭代，上层查询系统对我们的要求越来越高，主要表现以下几个方面：

原有系统已经逐渐无法满足我们日常业务的性能需求。
日常业务所需的Schema Change，Rollup等操作，在原有系统上有极高的人力成本。
原有系统的数据无法迁移，扩容需要重刷全部历史数据，运维成本极高。
在“618”和“双11”的时候，原有系统会成为我们对外服务的一个隐患。

因此我们需要一个合适的数据查询引擎来替代我们原有系统，考虑到我们团队的人力和研发能力，我们选择使用开源的OLAP引擎来替换原有系统。

技术选型

这里简单介绍我们日常操作的关注的痛点，也是我们在之后技术选型方面主要考虑的方面。

1. 查询

我们为广告主提供在线报表数据查询服务，因此该OLAP查询引擎必须满足：可以支持高并发查询，可以毫秒级返回数据，且可以随着业务的发展水平扩展。此外我们也承接了越来越多运营和采销同事的多维数据分析的需求，因此希望该OLAP引擎也可以支持高吞吐的Ad-hoc查询。

2. 数据导入

我们需要同时支持离线（T+1）大规模数据和实时（分钟级间隔）数据的导入，数据导入后即可查询，保证数据导入的实时性和原子性。离线数据（几十G）的导入任务需要在1小时内完成，实时数据（百M到几G）的导入任务需要在10分钟内完成。

3. 扩容

在“618”这类大促前我们通常会进行扩容，因此需要新系统扩容方便，无需重刷历史数据来重新分布数据，且扩容后原有机器的数据最好可以很方便地迁移到新机器上，避免造成数据倾斜。

根据日常业务的需要，我们经常会进行Schema Change操作。由于原有系统对这方面的支持很差，我们希望新系统可以进行Online Schema Change，且对线上查询无影响。

4. 数据修复

由于业务的日常变更会对一些表进行数据修复，因此新系统需要支持错误数据的删除，从而无需重刷全部历史数据，避免人力和计算资源的浪费。

目前开源的OLAP引擎很多，但由于面临大促的压力，我们需要尽快完成选型并进行数据迁移，因此我们只考察了比较出名的几个OLAP系统：ClickHouse，Druid和Doris。最终我们选择了Doris来替换我们的原有系统，主要基于以下几方面的考虑：

Doris的查询速度是亚秒级的，并且相对ClickHouse来说，Doris对高并发的支持要优秀得多。
Doris扩容方便，数据可以自动进行负载均衡，解决了我们原有系统的痛点。ClickHouse在扩容时需要进行数据重分布，工作量比较大。
Doris支持Rollup和Online Schema Change，这对我们日常业务需求十分友好。而且由于支持MySQL协议，Doris可以很好地和之前已有的系统进行融合。而Druid对标准SQL的支持有限，并且不支持MySQL协议，对于我们来说改造成本很高。

广告场景应用

经过对我们系统的改造，目前我们使用Doris作为我们系统中的一个数据存储层，汇总了离线和实时数据，也为上层查询系统提供统一的效果数据查询接口。如下图所示：

1. 数据导入

我们日常实时数据主要包含展现/点击跟单数据，DMP人群包的效果数据以及十几条产品线的点击，展现和消耗数据，导入时间间隔从1分钟到1小时不等，数据量在百M左右的可以秒级导入，数据量在1G左右的可以在1分钟内完成。离线数据主要包含搜索词的效果数据和各种营销工具的基础数据，大多数都是T+1数据，每日新增数据量在20G-30G，导入耗时在10-20分钟。

2. 预计算

对于我们的大多数效果数据报表，广告主的查询维度相对固定且可控，但要求能在毫秒级返回数据，所以必须保证这些查询场景下的性能。Doris支持的聚合模型可以进行数据的预聚合，将点击，展现，消耗等数据汇总到建表时指定的维度。

此外，Doris支持建立Rollup表（即物化视图）也可以在不同维度上进行预聚合，这种自定义的方式相比Kylin的自动构建cube，有效避免了数据的膨胀，在满足查询时延的要求下，降低了磁盘占用。Doris还可以通过Rollup表对维度列的顺序进行调整，避免了Kylin中因过滤维度列在HBase RowKey后部而造成的查询性能低下。

3. 现场计算

对于一些为广告主提供的营销工具，维度和指标通常会有30~60列之多，而且大部分查询要求按照所有维度列进行聚合，由于维度列较多，这种查询只能依赖于现场计算能力。目前我们对于这种类型的查询请求，会将其数据尽量均匀分布到多台BE上，利用Doris MPP架构的特性，并行计算，并通过控制查询时间范围（一个月），可以使TP99达到3s左右。

4. 业务举例

正是由于Doris具有自定义的预计算能力和不俗的现场计算能力，简化了我们的日常工作。以我们为广告主提供的营销工具“行业大盘”为例，如图所示，这种业务场景下，不仅要计算广告主自身的指标数据，还需计算广告主所在类目的指标数据，从而进行对比。

原有系统数据分片只能按照指定列进行散列，没有分布式查询计划，就不能汇总类目维度数据。原先为了解决这种业务场景，虽然底层是同一数据源，但我们需要建两个表，一个是广告主维度表，一个是类目维度表，维护了两个数据流，增大了工作负担。

使用了Doris之后，广告主维度表可以Rollup出类目维度表。查询广告主维度数据时可以根据分区分桶（按照时间分区，按照广告主ID分桶）确定一个Tablet，缩小数据查询范围，查询效率很高。查询类目维度时，数据已经按照广告主ID进行分片，可以充分利用Doris现场计算的能力，多个BE并行计算，实时计算类目维度数据，在我们的线上环境也能实现秒级查询。这种方案下数据查询更加灵活，无需为了查询性能而维护多个预计算数据，也可以避免多张表之间出现数据不一致的问题。

实际使用效果

1. 日常需求

Doris支持聚合模型，可以提前聚合好数据，对计算广告效果数据点击，展现和消耗十分适合。对一些数据量较大的高基数表，我们可以对查询进行分析，建立不同维度或者顺序的的Rollup表来满足查询性能的需求。
Doris支持Online Schema Change，相比原有系统Schema Change需要多个模块联动，耗费多个人力数天才能进行的操作，Doris只需一条SQL且在较短时间内就可以完成。对于日常需求来说，最常见的Schema Change 操作就是加列，Doris对于加列操作使用的是Linked Schema Change方式，该方式可以无需转换数据，直接完成，新导入的数据按照新的Schema进行导入，旧数据可以按照新加列的默认值进行查询，无需重刷历史数据。
Doris通过HLL列和BITMAP列支持了近似/精确去重的功能，解决了之前无法计算UV的问题。
日常数据修复，相较于以前有了更多的方式可以选择。对于一些不是很敏感的数据，我们可以删除错误数据并进行重新导入；对于一些比较重要的线上数据，我们可以使用Spark on Doris计算正确数据和错误数据之间的差值，并导入增量进行修复。这样的好处是，不会暴露一个中间状态给广告主。我们还有一些业务会对一个或多个月的数据进行重刷。我们目前在测试使用Doris 0.12版本提供的Temp Partition功能，该功能可以先将正确数据导入到Temp Partition中，完成后可以将要删除的Partition和Temp Partition进行交换，交换操作是原子性的，对于上层用户无感知。

2. 大促备战

Doris添加新的BE节点后可以自动迁移Tablet到新节点上，达到数据负载均衡。通过添加FE节点，则可以支撑更高的查询峰值，满足大促高并发的要求。
大促期间数据导入量会暴增，而且在备战期间，也会有憋单演练，在短时间内会产生大量数据导入任务。通过导入模块限制Load的并发，可以避免大量数据的同时导入，保证了Doris的导入性能。
Doris在我们团队已经经历了数次大促，在所有大促期间无事故发生，查询峰值4500+qps，日查询总量8千万+，TP99毫秒级，数据日增量近300亿行，且实时导入数据秒级延迟。

3. 使用实践

Doris支持低延时的高并发查询和高吞吐的Ad-hoc查询，但是这两类查询会相互影响，迁移到Doris的初期日常线上的主要问题就是高吞吐的查询占用资源过多，导致大量低延时的查询超时。后来我们使用两个集群来对两类查询进行物理隔离，解决了该问题。
Doris在0.11版本时FE的MySQL服务IO线程模型较为简单，使用一个Acceptor+ThreadPool来完成MySQL协议的通信过程，单个FE节点在并发较高（2000+qps左右）的时候会出现连接不上的问题，但此时CPU占用并不高。在0.12版本的时候，Doris支持了NIO，解决了这个问题，可以支撑更高的并发。也可以使用长连接解决这个问题，但需要注意Doris默认对连接数有限制，连接占满了就无法建立新的连接了。

总结

通过一年多时间的生产环境使用，Doris满足了我们日常使用的需求，并通过了多次大促的考验，证明了其在广告效果数据场景下适用性，和高并发场景下的可靠性。在日常使用中，其良好的设计也大大降低我们的维护成本，缩短了我们日常业务的开发时间。Doris已经成为了京东广告的核心系统之一。

当前Doris已经逐渐成熟，其周边的生态也越来越完善，未来可以在更多业务场景下进行尝试。Doris研发团队的核心成员组建了鼎石科技，不仅对Apache Doris有更强的支持，而且他们研发的企业版产品，相对于开源版本功能更加完善，性能也更加卓越。在使用Doris的过程中，鼎石科技的小伙伴们也给予了我们很大的帮助。

未来，我们会进一步探索Doris在广告其他方面的应用，包括广告物料数据方面等。期待Doris的功能和性能进一步提升，最终成为解决数据分析问题的统一平台。

今天的分享就到这里，谢谢大家。

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