技术内幕｜开源流数据库 RisingWave 中 Iceberg 连接器重构优化策略

作者：刘人杰  RisingWave Labs 内核开发工程师

本文介绍了重构 RisingWave Iceberg 连接器的原因、Iceberg v2 中新引入的流式更新支持、可能出现的表维护问题以及解决方案。

1. 什么是 Apache Iceberg

Apache Iceberg 是一种被广泛采用的开放式 Table 格式，在 Lakehouse 架构中发挥着至关重要的作用。作为一种流行的 Table 格式，Apache Iceberg 具有以下几个主要特点：

1. 多引擎支持。Apache Iceberg 的 Spec 不受任何特定计算引擎或编程语言的约束，提供了一个可在不同系统中实施的清晰定义。
2. 高性能。Apache Iceberg 专用于高效处理大量数据。
3. ACID 保证。Apache Iceberg 可确保数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性（以上四个特性简写为 ACID 特性）。

此外，它还有一些可以进一步探索的高级功能，比如分支（Branching）和时间旅行（Time Travel）等。

2. 为什么要重构连接器

我们在 RisingWave 中引入了新版 Iceberg Sink 连接器，以解决原始版本中遇到的各种问题。原始版本将 Java 库封装在 Rust 中来满足用户的需求，但随着用户越来越多，我们发现了一些问题。

比如，数据转换为 Java 数据时，序列化/反序列化以及不必要的内存分配引发的性能问题。此外，由于跨语言转换，很难确保与 Iceberg 高级功能（如多目录支持和隐藏分区）的兼容性。

为了解决这些问题、更好地为用户提供服务，我们决定使用 Rust 重写 Iceberg 连接器。得益于 Apache Iceberg 完善的 Spec 和设计，重构过程非常顺利。我们已经将新版本贡献到 apache/iceberg-rust 仓库。新版连接器的文档可在此处找到。

3. 架构

Apache Iceberg 的一个显著特点是，它可清楚地将元数据层与数据层分隔开。这种设计允许计算引擎独立扩展其读写进程，同时在 S3 或 HDFS 等无限存储系统上保证 ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）。

RisingWave 中的 Iceberg Sink 连接器采用的设计可将写入数据的过程与提交到 Iceberg 目录的行为分开。触发检查点时，会将数据刷新到 Parquet 文件中，然后继续将事务提交到 Iceberg 目录。这种方法既能实现可扩展的数据摄取，又能保证 Iceberg 表提供的 ACID。

4. 如何利用 Iceberg v2 中的流式更新支持

Iceberg 早期设计用于 Append-Only 操作，而 Iceberg v2 增加了支持删除的功能，从而实现了高效的流式更新。Apache Iceberg 具有两种删除类型：等式删除（Equation deletion）和位置删除（Position deletion）。

• 等式删除：用于删除与先前版本中具有相同等式删除键的数据。
• 位置删除：用于删除先前或当前版本中具有相同位置的数据。

在新版 Iceberg 连接器中，更新 Jerry 计数的过程如下：

1. 最初，当执行操作 update count = 5 where name = 'Jerry' 时，RisingWave 会创建一个等式删除条目，删除条件为 name = 'Jerry' 的行。随后，将数据 ('Jerry', 5) 写入数据文件。

2. 此时，我们记录了 name = 'Jerry' 对应的数据位置在文件 s3://test/1.parquet 的第 3 位。

3. 当我们执行操作 update count = 7 where name = 'Jerry' 时，我们会添加一个位置删除 ('s3://test/1.parquet', 3)  用来删除上一条记录。随后将 ('Jerry', 7) 写入数据文件。

   

5. 可能的表维护问题及解决方案

RisingWave Iceberg 连接器可提供高吞吐量摄取。不过，也会出现一些常见问题：

1. 快照过多：提交到 Iceberg 表会创建新的快照，可能会增加元数据文件的大小。
2. 大量小文件：频繁提交到 Iceberg 表会生成小文件，从而对读取性能产生负面影响。
3. 删除文件过多：尽管 Iceberg + RisingWave 可以实现高效更新，但删除文件过多也会影响读取性能。

Iceberg 社区提供了几种操作来缓解这些问题：

1. 使用 expire_snapshots 和 remove_orphan_files 清空旧快照并释放数据文件。
2. 使用 rewrite_position_delete_files 将小的位置删除文件合并为大文件。
3. 使用 rewrite_data_files 完全清除删除文件，从而实现最佳读取性能。

6. 结论

RisingWave 对 Iceberg 的原生支持能为用户带来许多益处。通过集成 Iceberg v2 的高级功能，RisingWave 提高了效率和稳定性。这让 RisingWave 用户能够最大限度地发挥数据潜力，并从数据湖架构中提取有价值的见解。此次更新使用户能够充分利用 RisingWave 和 Iceberg 的优势，从而激发更多可能性。

关于 RisingWave

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