如何利用OceanBase v4.2的外部表简化外部数据处理

为什么需要使用外表

在日常的业务场景中，经常遇到需要在数据库中处理外部数据的情况，这些数据可能来源于应用程序，或者是其他业务系统。一般来说，常是通过ETL工具将外部数据库的数据导入到数据库内部的表中，再进行分析处理。而通过外部表，则可以直接访问外部文件，并读取外部数据文件进行处理，这样做有几个好处：

可以减少数据的拷贝，节省数据库存储空间。
提高数据的共享，避免数据出现不一致的情况。
删除外表时，原库的数据不会被删除。

此外，外部表相比普通表具有更丰富的功能：

支持多种存储方式：例如数据文件可以放在不同云服务的对象存储服务中。
支持多种存储格式：例如CSV格式。

需要额外说明的是，外表不支持DML。

外表的用法示例

步骤1: 准备外部表数据

我们在阿里云的对象存储OSS中存放了TPCH 1G的数据，其中lineitem的表的数据分成了10个文件放在mydata/tpch_1g_data/lineitem中

object list is:
71.96MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.1 
72.63MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.10 
72.10MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.2 
72.57MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.3 
72.51MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.4 
72.57MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.5 
72.72MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.6 
72.48MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.7 
72.60MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.8 
72.53MB Standard oss://mydata/tpch_1g_data/lineitem/lineitem.tbl.9

步骤2: 创建外表

外表的用法和普通表非常相似，比普通表多了 LOCATION 和 FORMAT 属性。其中 LOCATION 用于指定数据文件所在位置，FORMAT 指定数据文件的格式。

CREATE EXTERNAL TABLE lineitem
(
	L_ORDERKEY     int,
  L_PARTKEY      int,
  L_SUPPKEY      int,
  L_LINENUMBER   int,
  L_QUANTITY     DECIMAL(15,2),
  L_EXTENDEDPRICE  DECIMAL(15,2),
  L_DISCOUNT     DECIMAL(15,2),
  L_TAX          DECIMAL(15,2),
  L_RETURNFLAG   CHAR(1),
  L_LINESTATUS   CHAR(1),
  L_SHIPDATE     DATE,
  L_COMMITDATE   DATE,
  L_RECEIPTDATE  DATE,
  L_SHIPINSTRUCT CHAR(25),
  L_SHIPMODE     CHAR(10),
  L_COMMENT      VARCHAR(44)
)
LOCATION = 'oss://$ACCESS_ID:$ACCESS_KEY@$HOST/tpch_1g_data/lineitem/'
FORMAT = (
  TYPE = 'CSV'
	FIELD_DELIMITER = '|'
);

如果文件中的列顺序和表中的列顺序不一致，可以通过通过metadata$filecolN 伪列进行对应，具体可以参考用户文档

步骤3: 查看外表的文件

外表创建时，会将LOCATION下的文件列表保存在一个文件列表中，外表扫描时只会访问这个列表下的外部文件。

通过以下语句可以查看外表的文件列表

select * from DBA_EXTERNAL_TABLE_FILES where table_name = 'lineitem';

当外部数据文件有变化时，可以执行以下语句更新外表的文件列表

alter external table lineitem refresh;

如果文件被删除且未更新文件列表，外表查询时会自动忽略这个文件。

步骤4: 查询外表

外表查询时，通过外表的驱动层直接读取外部文件，并按照文件格式进行解析，转换成OceanBase内部的数据类型后返回数据行。

obclient>select * from lineitem limit 10;
+------------+-----------+-----------+--------------+------------+-----------------+------------+-------+--------------+--------------+------------+--------------+---------------+-------------------+------------+-------------------------------------+
| L_ORDERKEY | L_PARTKEY | L_SUPPKEY | L_LINENUMBER | L_QUANTITY | L_EXTENDEDPRICE | L_DISCOUNT | L_TAX | L_RETURNFLAG | L_LINESTATUS | L_SHIPDATE | L_COMMITDATE | L_RECEIPTDATE | L_SHIPINSTRUCT    | L_SHIPMODE | L_COMMENT                           |
+------------+-----------+-----------+--------------+------------+-----------------+------------+-------+--------------+--------------+------------+--------------+---------------+-------------------+------------+-------------------------------------+
|          1 |    155190 |      7706 |            1 |      17.00 |        21168.23 |       0.04 |  0.02 | N            | O            | 1996-03-13 | 1996-02-12   | 1996-03-22    | DELIVER IN PERSON | TRUCK      | egular courts above the             |
|          1 |     67310 |      7311 |            2 |      36.00 |        45983.16 |       0.09 |  0.06 | N            | O            | 1996-04-12 | 1996-02-28   | 1996-04-20    | TAKE BACK RETURN  | MAIL       | ly final dependencies: slyly bold   |
|          1 |     63700 |      3701 |            3 |       8.00 |        13309.60 |       0.10 |  0.02 | N            | O            | 1996-01-29 | 1996-03-05   | 1996-01-31    | TAKE BACK RETURN  | REG AIR    | riously. regular, express dep       |
|          1 |      2132 |      4633 |            4 |      28.00 |        28955.64 |       0.09 |  0.06 | N            | O            | 1996-04-21 | 1996-03-30   | 1996-05-16    | NONE              | AIR        | lites. fluffily even de             |
|          1 |     24027 |      1534 |            5 |      24.00 |        22824.48 |       0.10 |  0.04 | N            | O            | 1996-03-30 | 1996-03-14   | 1996-04-01    | NONE              | FOB        |  pending foxes. slyly re            |
|          1 |     15635 |       638 |            6 |      32.00 |        49620.16 |       0.07 |  0.02 | N            | O            | 1996-01-30 | 1996-02-07   | 1996-02-03    | DELIVER IN PERSON | MAIL       | arefully slyly ex                   |
|          2 |    106170 |      1191 |            1 |      38.00 |        44694.46 |       0.00 |  0.05 | N            | O            | 1997-01-28 | 1997-01-14   | 1997-02-02    | TAKE BACK RETURN  | RAIL       | ven requests. deposits breach a     |
|          3 |      4297 |      1798 |            1 |      45.00 |        54058.05 |       0.06 |  0.00 | R            | F            | 1994-02-02 | 1994-01-04   | 1994-02-23    | NONE              | AIR        | ongside of the furiously brave acco |
|          3 |     19036 |      6540 |            2 |      49.00 |        46796.47 |       0.10 |  0.00 | R            | F            | 1993-11-09 | 1993-12-20   | 1993-11-24    | TAKE BACK RETURN  | RAIL       |  unusual accounts. eve              |
|          3 |    128449 |      3474 |            3 |      27.00 |        39890.88 |       0.06 |  0.07 | A            | F            | 1994-01-16 | 1993-11-22   | 1994-01-23    | DELIVER IN PERSON | SHIP       | nal foxes wake.                     |
+------------+-----------+-----------+--------------+------------+-----------------+------------+-------+--------------+--------------+------------+--------------+---------------+-------------------+------------+-------------------------------------+
10 rows in set

性能测试示例

下面我们对外表进行简单的性能测试，以本地文件场景和CSS文件场景为例，测试环境如下：

CPU Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz
DATA：TPCH 1G 的文本文件，文件格式CSV，每个表的数据拆成10个文件
兼容模式：Oracle
OB版本 4.2

场景1：本地文件场景

串行扫描

obclient>select count(*) from LINEITEM;
+----------+
| COUNT(*) |
+----------+
|  6001215 |
+----------+
1 row in set (7.987 sec)

并行扫描

obclient>select /*+ parallel(10) */ count(*) from LINEITEM;
+----------+
| COUNT(*) |
+----------+
|  6001215 |
+----------+
1 row in set (2.035 sec)

场景2： OSS文件

串行扫描

obclient>select count(*) from LINEITEM;
+----------+
| COUNT(*) |
+----------+
|  6001215 |
+----------+
1 row in set (1 min 24.247 sec)

并行扫描

obclient>select /*+ parallel(10) */ count(*) from LINEITEM;
+----------+
| COUNT(*) |
+----------+
|  6001215 |
+----------+
1 row in set (8.790 sec)

其他复杂SQL的场景示例

示例1

外表可以像普通表一样与其他表进行链接，谓词过滤，聚合，排序等操作。

外表可以通过parallel hint开启并行查询。

下面例子中，customer/orders/lineitem 均为外表。

obclient> SELECT * FROM
    (SELECT /*+ parallel(10) */
           l_orderkey,
           o_orderdate,
           o_shippriority,
           sum(l_extendedprice * (1 - l_discount)) AS revenue
        FROM customer,
             orders,
             lineitem
        WHERE c_mktsegment = 'BUILDING'
          AND c_custkey = o_custkey
          AND l_orderkey = o_orderkey
          AND o_orderdate < '1995-03-15'
          AND l_shipdate > '1995-03-15'
        GROUP BY l_orderkey,
                 o_orderdate,
                 o_shippriority
        ORDER BY revenue DESC, o_orderdate)
  WHERE ROWNUM <= 10;
+------------+---------------------+----------------+-------------+
| L_ORDERKEY | O_ORDERDATE         | O_SHIPPRIORITY | REVENUE     |
+------------+---------------------+----------------+-------------+
|    2456423 | 1995-03-05 00:00:00 |              0 | 406181.0111 |
|    3459808 | 1995-03-04 00:00:00 |              0 | 405838.6989 |
|     492164 | 1995-02-19 00:00:00 |              0 |  390324.061 |
|    1188320 | 1995-03-09 00:00:00 |              0 | 384537.9359 |
|    2435712 | 1995-02-26 00:00:00 |              0 | 378673.0558 |
|    4878020 | 1995-03-12 00:00:00 |              0 | 378376.7952 |
|    5521732 | 1995-03-13 00:00:00 |              0 | 375153.9215 |
|    2628192 | 1995-02-22 00:00:00 |              0 | 373133.3094 |
|     993600 | 1995-03-05 00:00:00 |              0 | 371407.4595 |
|    2300070 | 1995-03-13 00:00:00 |              0 | 367371.1452 |
+------------+---------------------+----------------+-------------+
10 rows in set

示例2

外表可以与普通表组合进行查询操作。

下面例子中，temp是普通表，orders是外表。

obclient> SELECT temp.* from temp, orders WHERE temp.c1 = orders.O_ORDERDATE and rownum < 5;
+---------------------+
| C1                  |
+---------------------+
| 1995-03-05 00:00:00 |
| 1995-02-22 00:00:00 |
| 1995-02-22 00:00:00 |
| 1995-03-13 00:00:00 |
+---------------------+
4 rows in set

示例3

外表可以实现将外部数据导入普通表的操作。

下面例子中，lineitem_import 为普通表，lineitem为外部表，通过PDML功能可以将外表lineitem数据并行导入普通表lineitem_import。

INSERT /*+ enable_parallel_dml parallel(10) */ INTO lineitem_import
SELECT * FROM lineitem;

展望未来

未来外表计划会支持更多的数据源驱动，例如aws和cos等，支持更丰富的数据格式，例如parquet和orc等，以及支持压缩格式。目前外表的文件无法进行筛选，未来我们还会支持外表的分区，通过分区可以进行文件的裁剪，提高查询性能。

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