基于TableStore的海量电商订单元数据管理

xiaoxiao2021-07-06  375

一、背景

订单系统存在于各行各业,如电商订单、银行流水、运营商话费账单等,是一个非常广泛、通用的系统。对于这类系统,在过去十几年发展中已经形成了经典的做法。但是随着互联网的发展,以及各企业对数据的重视,需要存储和持久化的订单量越来越大。数据的重视程度与数据规模的膨胀带来了新的挑战,原有的系统是否还能继续满足需求成了焦点?

需求场景

某电商平台A,需要进行持久化所有平台产生的订单数据。同时,基于所有的订单数据,系统又需要向外提供面向多种角色:消费者、店家、平台三类人群的多元化的查询服务。消费者可以查询自己的历史订单,商家可以统计热销产品,平台也可以分析用户行为、平台交易规模等。主要查询方式涵盖订单的多维度检索,以及订单数据的分析、统计等,例如: 面向消费者:【A消费者】*【近1年】*【产品名含'电脑'字段】订单查询; 面向店家:【B店家】*【近1个月】*【每个产品】销售量排名; ......

技术点

在订单场景中,技术上通常需要考虑的技术点,主要包含如下几个方面:

查询能力:需要具备丰富的查询类型,如多维度、范围、模糊查询等,同时具备排序、统计等功能;数据量:存储海量数据的同时,满足强一致、高可用、低成本等要求;服务性能:应对高并发请求高并发的同时,保证低延迟;

 

二、方案演进

应对订单场景,电商通常会采用MySQL传统方案。借助关系型数据库强大的查询能力,用户可直接通过SQL语句实现订单数据的多维度查询、数据统计等。所谓数据膨胀,分为横向、纵向两种,横向即不断迭代引入的新字段维度,纵向即总的存储数据量。在面对这两种订单数据膨胀上,单MySql方案逐渐变得吃力。 SQL + NoSQL的组合方案(以下称:组合方案)便应运而生,借助两个数据库各自的优势分别解决不同场景各自的需求。但组合方案同样也带来了新的问题,组合方案牺牲空间成本,同时也增加了开发工作量与运维复杂度。在保证数据一致性上产生额外开销。

下面让我们看一下如下几个常规方案:

常规方案

1、MySql分库分表方案

MySql自身拥有强大的数据查询、分析功能,基于MyQql创建订单系统,可以应对订单数据多维查询、统计场景。伴随着订单数据量的增加,用户会采取分库、分表方案应对,通过这种伪分布式方案,解决数据膨胀带来的问题。但数据一旦达到瓶颈,便需要重新创建更大规模的分库+数据的全量迁移,麻烦就会不断出现。数据迭代、膨胀带来的困扰,是MySql方案难于逾越的。仅仅依靠MySql的传统订单方案短板凸显。 1、数据纵向(数据规模)膨胀:采用分库分表方案,MySql在部署时需要预估分库规模,数据量一旦达到上限后,重新部署并做数据全量迁移; 2、数据横向(字段维度)膨胀:schema需预定义,迭代新增新字段变更复杂。而维度到达一定量后影响数据库性能;

2、MySql+HBase方案

引入双数据的方案应运而生,通过实时数据、历史数据分存的方案,可以一定程度解决数据量膨胀问题。该方案将数据归类成两部分存储:实时数据、历史数据。同时通过数据同步服务,将过期数据同步至历史数据。 1、实时订单数据(例如:近3个月的订单):将实时订单存入MySql数据库。实时订单的总量膨胀的速度得到了限制,同时保证了实时数据的多维查询、分析能力; 2、历史订单数据(例如:3个月以前的订单):将历史订单数据存入HBase,借助于HBase这一分布式NoSql数据库,有效应对了订单数据膨胀困扰。也保证了历史订单数据的持久化; 但是,该方案牺牲了历史订单数据对用户、商家、平台的使用价值,假设了历史数据的需求频率极低。但是一旦有需求,便需要全表扫描,查询速度慢、IO成本很高。而维护数据同步又带来了数据一致性、同步运维成本飙升等难题;

3、MySql+Elasticsearch方案

组合方案还有MySql+Elasticsearch,该方案同样是将数据分两部分存储,可以一定程度解决订单索引维度增长问题。用户自己维护数据同步服务,保证两部分数据的一致性; 1、全量数据:将全量的订单数据存入MySql数据库,订单ID之外的数据整体存为一个字段。该全量数据作为持久化存储,也用于非索引字段的反查; 2、查询数据:仅将需要检索的字段存入Elasticsearch(基于Lucene分布式索引数据库),借助于Elasticsearch的索引能力,提供可以应付维度膨胀的订单数据,然后必要时反查MySql获取订单完整信息; 该方案应付了数据维度膨胀带来的困扰,但是随着订单量的不断膨胀,MySql扩展性差的问题再次暴露出来。同时数据同步至Elasticsearch的方案,开发、运维成本很高,方案选择也存在弊端。

能力分析MySqlHBaseElasticsearchTableStore存储方式行存储列存储索引存储列存储+索引存储扩展性单机、扩展性差水平扩展水平扩展(自动)水平扩展一致性强一致性强一致性、时序一致性 强一致性、时序一致性检索较弱的支持不支持支持支持数据量~ 1T,~亿行~10 PB,~万亿行~1 PB,~千亿行~10 PB,~万亿行

TableStore方案

如果使用表格存储(TableStore)研发的多元索引(SearchIndex)方案,则可以完美地解决以上问题。TableStore具有即开即用,按量收费等特点。多元索引随时创建,是海量电商订单元数据管理的优质方案。 TableStore作为阿里云提供的一款全托管、分布式NoSql型数据存储服务,具有【海量数据存储】、【热点数据自动分片】、【海量数据多维检索】等功能,天然地解决了订单数据大爆炸这一挑战; 同时,SearchIndex功能在保证用户数据高可用的基础上,提供了数据多维度搜索、统计等能力。针对多种场景创建多种索引,实现多种模式的检索。用户可以仅在需要的时候创建、开通索引。由TableStore来保证数据同步的一致性,这极大的降低了用户的方案设计、服务运维、代码开发等工作量。

 

三、基于表格存储实现的订单场景Demo

业务描述:

每成功完成一笔交易,就会生成一笔交易数据。交易数据包含了交易中的必要元素,如:交易时间、交易的双方、交易的产品、数量、价格等,这里选择最基本元素举例,仅将必要字段简历索引,格式如下:

订单持久化数据

表名:"order_table"

列名索引类型类型索引字段order_id(主键列)KEYWORDString均匀散列的字符串time_stampLONGlong交易时间戳consumer_idKEYWORDString消费者seller_idKEYWORDString商家unique编号product_idKEYWORDString产品unique编号product_nameKEYWORDString产品名product_typeKEYWORDString产品类型product_priceDOUBLEdouble产品单价product_count double total_pay double description String ........................

创建订单表

用户仅需维护一个数据库,按如下方式创建:用户可以通过控制台创建、管理Table,也可通过SDK

List<PrimaryKeySchema> primaryKey = Arrays.asList( new PrimaryKeySchema("order_id", PrimaryKeyType.STRING) ); TableMeta tableMeta = new TableMeta(tableName); tableMeta.addPrimaryKeyColumns(primaryKey); CreateTableRequest request = new CreateTableRequest(tableMeta, new TableOptions(-1, 1)); CreateTableResponse createTableResponse = otsClient.createTable(request);

创建索引

用户根据自身需求,在需要的时候随时创建索引。TableStore自动做全量、增量的索引数据同步:用户可以通过控制台创建、管理SearchIndex,也可通过SDK按如下方式创建(索引暂不支持update)

CreateSearchIndexRequest createSearchIndexRequest = new CreateSearchIndexRequest(); createSearchIndexRequest.setTableName("tableName"); createSearchIndexRequest.setIndexName("indexName"); IndexSchema indexSchema = new IndexSchema(); indexSchema.setIndexSetting(new IndexSetting(1));//必写 indexSchema.setFieldSchemas(Arrays.asList( new FieldSchema("product_id", FieldType.KEYWORD).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("product_name", FieldType.TEXT).setIndex(true),//TEXT不能设置docValues new FieldSchema("product_type", FieldType.KEYWORD).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("product_count", FieldType.DOUBLE).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("consumer_id", FieldType.KEYWORD).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("seller_id", FieldType.KEYWORD).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("total_pay", FieldType.DOUBLE).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true), new FieldSchema("time_stamp", FieldType.LONG).setIndex(true).setEnableSortAndAgg(true).setStore(true) )); createSearchIndexRequest.setIndexSchema(indexSchema); CreateSearchIndexResponse createSearchIndexResponse = otsClient.createSearchIndex(createSearchIndexRequest);

数据读取

数据读取分为两类: 1、基于原生表格存储的主键列获取:getRow, getRange, batchGetRow等; 2、基于新SearchIndex功能Query:search;

主键读取

GetRowRequest getRowRequest = new GetRowRequest(); PrimaryKey pk = new PrimaryKey(new PrimaryKeyColumn[]{ new PrimaryKeyColumn("order_id", PrimaryKeyValue.fromString("fa960b5af")) }); SingleRowQueryCriteria singleRowQueryCriteria = new SingleRowQueryCriteria("order_table", pk); singleRowQueryCriteria.setMaxVersions(1); getRowRequest.setRowQueryCriteria(singleRowQueryCriteria); GetRowResponse rowResponse = o​tsClient.getRow(getRowRequest);

Search读取

新增的search接口,通过设置QueryRequest实现不同query,不同aggregation,不同sort的功能

SearchQuery searchQuery = new SearchQuery(); //设置查询条件,用户发挥 searchQuery.setQuery(Query anyQuery); //做分页 searchQuery.setLimit(10); searchQuery.setOffSet(0); SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("tableName", "indexName", searchQuery); SearchRequest.ColumnsToGet columnsToGet = new SearchRequest.ColumnsToGet(); columnsToGet.setColumns(columnsToShow);//List<String> columnsToShow searchRequest.setColumnsToGet(columnsToGet); SearchResponse resp = otsClient.search(searchRequest);

返回结构

SearchResponse extends Response { private long totalCount;//query匹配成功数据总数 private List<Row> rows;//query匹配数据列表(1) private boolean isAllSuccess; }

场景Demo

search功能主要分为三种:(多维度)查询,排序,聚合,使用上通过三种功能的组合来实现;

场景1:多维度查询

【"consumer_001"用户】【上个月】购买【产品名含某"牙膏"字段】的订单记录 使用:BoolQuery, TermQuery, RangeQuery, MatchPhraseQuery

BoolQuery boolQuery = new BoolQuery(); TermQuery termQuery = new TermQuery(); termQuery.setFieldName("consumer_id"); termQuery.setTerm(ColumnValue.fromString("consumer_001")); RangeQuery rangeQuery = new RangeQuery(); rangeQuery.setFieldName("time_stamp"); rangeQuery.greaterThanOrEqual(ColumnValue.fromLong(fromTime)); rangeQuery.lessThanOrEqual(ColumnValue.fromLong(toTime)); MatchPhraseQuery matchPhraseQuery = new MatchPhraseQuery(); matchPhraseQuery.setFieldName("product_name"); matchPhraseQuery.setText("牙膏"); boolQuery.setMustQueries(Arrays.asList( termQuery, rangeQuery, matchPhraseQuery )); SearchQuery searchQuery = new SearchQuery(); searchQuery.setQuery(boolQuery); searchQuery.setLimit(10); //仅构建Query SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("tableName", "indexName", searchQuery);

场景2:查询,排序

整个平台【上个月】【单订单支付金额】排行榜Top10 使用:RangeQuery, FieldSort

RangeQuery rangeQuery = new RangeQuery(); rangeQuery.setFieldName("time_stamp"); rangeQuery.greaterThanOrEqual(ColumnValue.fromLong(fromTime)); rangeQuery.lessThanOrEqual(ColumnValue.fromLong(toTime)); //排序因子 FieldSort fieldSort = new FieldSort("total_pay"); fieldSort.setOrder(SortOrder.DESC); SearchQuery searchQuery = new SearchQuery(); searchQuery.setQuery(rangeQuery); searchQuery.setSort(new Sort(Arrays.asList(fieldSort))); searchQuery.setLimit(10); //构建Query+Sort SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("tableName", "indexName", searchQuery);

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