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FlinkSQL学习笔记（二）表定义详解

写在前面

本小节主要说明了FlinkSQL在定义表时候的一些基本规则，其中包括：
1、Catalog为核心的临时表、永久表、视图的关系
2、Table对象和SQL定义表的方式
3、表定义过程中的schema、format、watermark、connector的基本使用方式
4、以kafka connector为例，详细说明了如何建表并获取元数据的过程
【这边并没有按照视频推导，而是按照官方文档自己一步步完成的，这个可以点个赞】
【遇到问题要学会看日志，无论是否为SQL，日志很重要】
难度本身不大，主要在于如何灵活运用，其实本质上在于对于官方文档的使用。

1、表的概述以及类别

  • 表的表示结构 catalog name：元数据空间，常用于标识不同的“源”，比如hive catalog，inner catalog等；使得Flink里面创建的表hive中能查到，但是不一定可以取数，原因在于这里不同的“源”的定义在hive中没有，不一定可以查到。更多细节参考补充说明。 database name：通常语义中的“库” table name：通常语义中的“表”
  • 表与视图 FlinkSQL中的表，可以是Virtual的（view视图）和regular的（table常规表） table描述了一个物理上的外部数据源，如文件、数据库表、kafka消息topic view则基于表创建，代表一个或多个表上的一段计算逻辑（就是对一段查询计划的逻辑封装） （不管是table还是view，在tableAPI中得到的都是table对象）
  • 临时表与永久表 临时表（视图）：创建时带temporary关键字（create temporary view，create temporary table）；表 schema 只维护在所属 flink session 运行时内存中；当所属的 flink session 结束后表信息将不复存在；且该表无法在 flink session 间共享； 永久表（视图）：创建时不带temporary关键字（create view，create table）；表 schema 可记录在外部持久化的元数据管理器中（比如 hive 的 metastore）；当所属 flink session 结束后，该表信息不会丢失；且在不同 flink session 中都可访问到该表的信息。注：永久表的元数据如果不持久化，也没有办法持久。

2、表的的定义概述

下面内容简单了解即可，本质上还是对建表API的使用，实际运用过程中注意Stream、Table、SQL之间的切换方式即可。

2.1、基于TableAPI创建[Table对象]

  • 从已存在的表
Table table = tableEnv.from("test-table");//通过在env的catalog中注册的表名，获取Table对象//通过在env的catalog中注册的表名，获取Table对象
  • 从 TableDescriptor（连接器/format/schema/options）,本质上还是from方法
Table table = tableEnv.from(TableDescriptor.forConnector("kafka").schema(Schema.newBuilder().column("id",DataTypes.INT()).column("name",DataTypes.STRING()).column("age",DataTypes.INT()).column("gender",DataTypes.STRING()).build()).format("json").option("topic","testTopic").option("properties.bootstrap.servers","192.168.247.129:9092").option("properties.group.id","testGroup").option("scan.startup.mode","earliest-offset").option("json.fail-on-missing-field","false").option("json.ignore-parse-errors","true").build());
  • 从 DataStream获取 这里 自动推断 schema（反射手段），如果需要自定义的话，看看Schema的使用或许是一个很不错的选择，通过SQL创建的篇章里面给了一个简单的例子。
DataBean bean1 =newDataBean(1,"s1","e1","pg1",1000);DataBean bean2 =newDataBean(2,"s2","e3","pg1",1000);DataStreamSource<DataBean> dataStream1 = env.fromElements(bean1, bean2);
  • 从 Table对象上的查询 api生成 通过 Table上调用查询 api，生成新的 Table对象（本质上就是 view）
Table table = table3.select($("guid"), $("uuid"));
  • 从测试数据
Table table2 = tableEnv.fromValues(DataTypes.ROW(DataTypes.FIELD("id",DataTypes.INT()),DataTypes.FIELD("name",DataTypes.STRING())),Row.of(1,"jack"));

2.2、基于TableSQL创建[不返回Table对象]

  • 从已存在的dataStream注册
tableEnv.createTemporaryView("t1",table2);
  • 从已存在的Table对象注册
tableEnv.createTemporaryView("t1",table2);
  • 从TableDescriptor（连接器）注册
DataBean bean1 =newDataBean(1,"s1","e1","pg1",1000);DataBean bean2 =newDataBean(1,"s1","e1","pg1",1000);DataStreamSource<DataBean> dataStream1 = tableEnv.fromElements(bean1, bean2);Schema schema =Schema.Builder.column...build();
tenv.createTemporaryView("t1",dataStream1,schema);
  • 通过Connector注册
tenv.createTable("t1",TableDescriptor.forConnector("filesystem").option("path","file:///d:/a.txt").format("csv").schema(Schema.newBuilder().column("guid",DataTypes.STRING()).column("name",DataTypes.STRING()).column("age",DataTypes.STRING()).build()).build());
  • 执行SQL的DDL语句注册
tableEnv.executeSql("    CREATE TABLE KafkaTable (                               "+"      `user_id` BIGINT,                                     "+"      `item_id` BIGINT,                                     "+"      `behavior` STRING,                                    "+"      `ts` TIMESTAMP(3) METADATA FROM 'timestamp'           "+"    ) WITH (                                                "+"      'connector' = 'kafka',                                "+"      'topic' = 'user_behavior',                            "+"      'properties.bootstrap.servers' = 'localhost:9092',    "+"      'properties.group.id' = 'testGroup',                  "+"      'scan.startup.mode' = 'earliest-offset',              "+"      'format' = 'csv'                                      "+"    )                                                       ");

3、catalog详解

3.1、什么是catalog

一句话：catalog就是一个元数据空间，简单说就是记录、获取元数据（表定义信息）的实体；
flinkSQL在运行时，可以拥有多个catalog，它们由catalogManager模块来注册、管理；
CatalogManager中可以注册多个元数据空间；

flinkSQL环境创建之初，就会初始化一个默认的元数据空间
空间名称：default_catalog
空间实现类：GenericInMemoryCatalog，默认的元数据空间对象
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

元数据空间管理对象：CatalogManager
①：用于记录Session中所有的Catalog
②：初始化一个默认的Catalog
③：初始化用于记录Session中注册的临时表
在这里插入图片描述

3.2、深入测试catalog

  1. 注册一个HiveCatalog
// 创建一个hive元数据空间的实现对象HiveCatalog hiveCatalog =newHiveCatalog("hive","default","conf");// 将hive元数据空间对象注册到环境中
tableEnv.registerCatalog("myHiveCatalog",hiveCatalog);
  1. 尝试分别在不同的Catalog中创建表、视图、临时表
//1、尝试在HiveCatalog中建表
tableEnv.executeSql("CREATE TABLE IF NOT EXISTS myHiveCatalog.`default`.t_kafka (...)");//2、默认在DefaultCatalog中建表
tableEnv.executeSql("CREATE TABLE t_kafka2 (...)  ");//3、在HiveCatalog中创建视图
tableEnv.executeSql("CREATE VIEW IF NOT EXISTS myHiveCatalog.`default`.t_kafka_view ...");//4、创建临时表，指定HiveCatalog
tableEnv.executeSql("create temporary table myHiveCatalog.`default`.test_temporary_hive...");
  • 查看CatalogManager，得到Catalog的结果，临时表单独存在在temporaryTables在这里插入图片描述

3.3、临时表与永久表的底层差异

结论1：如果使用hive元数据空间窗口表、视图，则：

  • 永久表（视图）的元信息，都会被写入 hive的元数据管理器中，从而可以实现永久存在
  • 临时表（视图）的元信息，并不会写入 hive的元数据管理其中，而是放在 catalogManager的一个 temporaryTables的内存 hashmap中记录
  • 临时表空间中的表名（全名）如果与 hive空间中的表名相同，则查询时会优先选择临时表空间的表

结论 2：如果选择 GenericInMemoryCatalog元数据空间来创建表、视图，则：

  • 永久表（视图）的元信息，都会被写入 GenericInMemoryCatalog的元数据管理器中（内存中）
  • 临时表（视图）的元信息，放在 catalogManager的一个 temporaryTables的内存 hashmap中记录
  • 无论永久还是临时，当 flink的运行 session结束后，所创建的表（永久、临时）都将不复存在

3.4、如何理解hive catalog

注：本质区别，这也说明之前为啥有的时候进行查询的时候需要切换查询引擎

flinksql利用 hive catalog来建表（查询、修改、删除表），本质上只是利用了 hive的 metastore服务；

更具体来说，flinksql只是把 flinksql的表定义信息，按照 hive元数据的形式，托管到 hive的 metastore中而已！
当然，hive中也能看到这些托管的表信息，但是，并不能利用它底层的 mapreduce或者 spark引擎来查询这些表；

因为 mapreduce或者 spark引擎，并不能理解 flinksql表定义中的信息，也无法为这些定义信息提供相应的组件去读取数据（比如，mr或者 spark就没有 flinksql中的各种 connector组件)

4、表定义详解

4.1、schema字段定义详解

  • physical column，物理字段：源自于“外部存储”系统本身 schema中的字段 如 kafka消息的 key、value（json格式）中的字段；mysql表中的字段；hive表中的字段；parquet文件中的字段……
  • computed column，表达式字段（逻辑字段）：在物理字段上施加一个 sql表达式，并将表达式结果定义为一个字段
  • metadata column，元数据字段：来源于 connector从外部存储系统中获取到的“外部系统元信息”。比如，kafka的消息，通常意义上的数据内容是在 record的 key和 value中的，而实质上（底层角度来看），kafka中的每一条 record，不光带了 key和 value数据内容，还带了这条 record所属的 topic，所属的 partition，所在的 offset，以及 record的 timetamp和 timestamp类型等“元信息”,而 flink的 connector可以获取并暴露这些元信息，并允许用户将这些信息定义成 flinksql表中的字段；
  • 主键约束：flinkSQL本身也支持主键约束，这个目前没有用到，感觉应该可以类别Mysql的主键约束理解。

4.2、format组件

connector连接器在对接外部存储时，根据外部存储中的数据格式不同，需要用到不同的 format组件；

format组件的作用就是：告诉连接器，如何解析外部存储中的数据及映射到表 schema

这里列举常见的两种format
json

tableEnvironment.executeSql(" CREATE TABLE t_json(                                           "+"     id    INT,                                                   "+"     friends    ARRAY<ROW<name STRING,info MAP<STRING,STRING>>>    "+"                                                                "+" )WITH(                                                         "+"     'connector' = 'filesystem',                                "+"     'path' = 'input/json',                                     "+"     'format' = 'json'                                          "+" )                                                              ");

tableEnvironment.executeSql("DESC t_json").print();

tableEnvironment.executeSql("  SELECT id                                               "+"       , friend.name                                      "+"       , friend.info['gender']                            "+"       , friend.info['addr']                              "+"    FROM t_json,                                          "+"    UNNEST(friends)   AS friend                           ").print();
  • 控制台输出在这里插入图片描述

csv

tableEnvironment.executeSql(" CREATE TABLE t_csv (                                           "+"     id     INT,                                                  "+"     name STRING,                                               "+"     age  INT                                                   "+"                                                                "+" )WITH(                                                         "+"     'connector' = 'filesystem',                                "+"     'path' = 'input/csv',                                      "+"     'format' = 'csv',                                          "+"     'csv.quote-character' = '|',                               "+"     'csv.ignore-parse-errors' = 'true',                        "+"     'csv.allow-comments' = 'true',                             "+"     'csv.null-literal' = '\\N',                                "+"     'format' = 'csv'                                           "+" )                                                              ");

tableEnvironment.executeSql("DESC t_csv").print();

tableEnvironment.executeSql("  SELECT id                                               "+"       , name                                             "+"       , age                                              "+"    FROM t_csv                                            ").print();
  • 控制台输出在这里插入图片描述

4.3、 watermark与time属性详解

时间属性定义，主要是用于各类基于时间的运算操作（如基于时间窗口的查询计算）

4.3.1、定义水位线

  • 表定义 注：这里的时间类型必须为Timestamp在这里插入图片描述
  • 查询结果在这里插入图片描述

4.3.2、表与流之间 WaterMark

WaterMark和转换之前的WaterMark计算规则保持一致

  • 流转表 流转表的过程中，无论“源流”是否存在 watermark，都不会自动传递 watermark 如需时间运算（如时间窗口等），需要在转换定义中显式声明 watermark策略1. 先设法定义一个 timestamp(3)或者 timestamp_ltz(3)类型的字段（可以来自于数据字段，也可以来自于一个元数据： rowtime在这里插入图片描述2. 然后基于该字段，用 watermarkExpression声明 watermark策略在这里插入图片描述
  • 表转流前提：源表定义了 wartermark策略； 则将表转成流时，将会自动传递源表的 watermark；在这里插入图片描述

4.4、connector详解

connector常是用于对接外部存储建表（源表或目标表）时的映射器、桥接器；

connector本质上是对 flink的 table source /table sink算子的封装；

参考链接：https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.18/docs/connectors/table/overview/

连机器使用的核心要素：

  • 导入连接器 jar包依赖
  • 指定连接器类型名
  • 指定连接器所需的参数（不同连接器有不同的参数配置），如：format
  • 获取连接器所提供的元数据，如：schema

Flink支持的连接器有很多种，包括：Filesystem、Elasticsearch、MongoDB、Apache Kafka、Apache HBase…

以kafka连接器举例说明其在FlinkSQL中的过程：

  1. 可以获取的元数据在这里插入图片描述
  2. 假定kafka中存在如下数据
// 创建生产者实例Producer<String,String> producer =newKafkaProducer(props);// 创建消息，并添加头部信息ProducerRecord<String,String> record =newProducerRecord("connector_test","{\"k1\":13,\"k2\":23}","{\"k1\":\"value_1\",\"k2\":\"value_2\",\"eventID\":\"002\",\"eventTime\":1708759402246}");
record.headers().add("head1","headValue1".getBytes());// 发送消息
producer.send(record);System.out.println(record);// 关闭生产者
producer.close();

存在的问题：

  • kafka的消息中有 json格式的 key（key内容需要映射到表 schema中）
  • kafka的消息中有 json格式的 value（value内容需要映射到表 schema中）
  • key和 value的 json数据内容中还有同名的字段
  • kafka的消息中有 header（header内容需要映射到表 schema中）
  1. 创建FlinkSQL表 不带key开头的format默认只对value生效：在这里插入图片描述
CREATETABLE KafkaSourceTable (`meta_time`TIMESTAMP(3) METADATA FROM'timestamp',`partition`BIGINT METADATA VIRTUAL,`offset`BIGINT METADATA VIRTUAL,`headers` MAP<STRING,BYTES> METADATA FROM'headers'`inKey_k1` STRING,`inKey_k2` STRING,`k1` STRING,`K2` STRING,`eventTime`BIGINT,`eventID`BIGINT)WITH('connector'='kafka','topic'='connector_test','properties.bootstrap.servers'='123.56.100.37:9092','properties.group.id'='testGroup','scan.startup.mode'='earliest-offset','format'='json','json.ignore-parse-errors'='true','json.fail-on-missing-field'='true','key.fields'='inKey_k1;inKey_k2','key.fields-prefix'='inKey_','value.fields-include'='EXCEPT_KEY');
  1. 执行结果在这里插入图片描述
标签： 学习 笔记
本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_37172178/article/details/136088243
版权归原作者 星星点灯1966 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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