性能全面飙升！StarRocks 在贝壳找房的极速统一实践

小编导读：贝壳找房是国内最大的在线房产交易平台之一，利用大数据技术进行房源的挖掘和匹配，通过数据分析和挖掘，更准确地了解用户需求，并为用户提供个性化的房源推荐和交易服务。随着数据和业务规模的增长，传统数仓的分析能力面临很大的挑战，贝壳需要引入新兴的数据湖技术来支撑业务的发展。作为 StarRocks 最早一批用户之一，StarRocks 于 2021 年落地贝壳，并经过两年的发展，在大数据查询场景下已经能够满足 90% 以上的需求场景。贝壳在指标分析场景、实时业务场景采用 StarRocks 替换原有的 Kylin、Clickhouse 等组件，业务性能上有5-6倍性能提升；同时，贝壳也开始推动 StarRocks 替换 Presto 的场景，进一步简化架构，实现分析层的统一，与 StarRocks 社区共建极速统一的湖仓新范式。

StarRocks 在贝壳的应用现状

1、历史的数据分析架构

早期为了支持多样化的分析能力，引入了多种 OLAP 引擎以支持不同的场景，其中包括：

Kylin、Druid：用于高 QPS 的指标查询、报表系统等
Presto、Impala：基于 Hive 数据分析
ClickHouse ：用于支撑用户分析、风控等实时业务

图 1

随着使用规模的扩大，维护成本越来越高，在扩展引擎数量的同时，必须考虑上下游配套产品的兼容性改造，由于每个引擎的特殊性，适配的开发成本也很高，随着引擎数量增加和特性迭代，这方面的工作量越来越大。尽管数据开发平台已经在很大程度上屏蔽了引擎的使用细节，但随着业务的深入使用，某些场景可能需要使用引擎的高级特性支持。一些业务逻辑需要沉淀到引擎底层，增加了业务模型的开发维护成本。

2、OLAP选型

离线场景：最初使用 Kylin 进行指标分析，Kylin 是一种空间换时间的方案，并且依赖于 HDFS 和 HBase。此外，Kylin 在维度计算方面需要较长的构建时间，查询性能受到 HBase 的限制，调优成本较高。Druid 的引入虽然解决了以上问题，但 Druid 本身也存在一些局限性，比如 SQL 能力较弱，不支持 JOIN 操作。对于数据分析产品来说，如果只能使用宽表模型，那产品的灵活性就会受到一定的限制。

实时场景：ClickHouse 主要是支撑实时分析场景，但在更新操作、高并发和 Join 等场景有诸多限制。

图 2

从总体来看面临以下比较严重问题：

1、复杂、灵活的业务模型要求

2、高性能的查询和高稳定性

3、多引擎的高运维成本

3、StarRocks 的引入

带着这些问题开始调研市场上新兴的 OLAP 技术，发现 StarRocks 能够完全解决以上痛点。2021 年 StarRocks 在贝壳落地，截止 2022 年底，StarRocks 在占据了近 70% 的流量份额。生产环境共有 10 集群在使用，大规模集群 BE 节点 40 个，小规模集群 BE 节点数 5~10 个。

图 3

规模：

存储总量 80TB
日均写入的数据量 12TB，离线 7TB，实时 5TB
日均的查询量 1400 万次

StarRocks 在贝壳的分析实践

引入 StarRocks 最主要的目标是解决多引擎的问题，接下来通过 3 个场景来介绍各引擎如何统一到 StarRocks 上：

1、指标分析（Druid To StarRocks)

指标开发为 3 个阶段：

数据准备：数据开发人员准备 Hive 表和 StarRocks 表
指标开发：基于元数据进行模型和指标开发
模型构建：将模型转化到具体引擎的实现

图 4

在构建阶段，使用 Spark 任务将 Hive 数据同步到 StarRocks 中，使用 Flink 同步 Kafka 中的数据。在指标分析场景中引入 StarRocks ，需要关注的主要问题有两个：

建表：

离线场景：数据来源于 Hive，可以进行数据内容探测，根据数据量自动计算分桶数。根据实践经验，慢查询 SQL 中有很大一部分是模型问题导致，智能化建表模式能更好的适配业务。
实时场景：虽然可以预估数据规模来生成表模型，但是业务的增长和发展是难以预估的。因此，对实时表通过添加定期巡检任务进行周期性的检测，根据历史数据规模评估表的分区和分桶是否合理，定时向用户反馈，协助用户进行模型优化。

数据导入:

临时分区：采用临时分区来解决导入期间无法查询的问题
预聚合：在 Spark 阶段对数据进行部分计算，以降低导入过程中 BE 节点的资源消耗。由于大量的导入通常发生在晚上0点至凌晨 6 点之间，并伴随着离线导入的高峰期，提前进行聚合可以减轻 compaction 的压力

图 5

高基数字符列精确去重：需要兼容之前的字符精确去重场景（ Kylin、 Druid）使用 Hive 的全局字典来实现去重列编码。去重计数列使用 bitmap 类型，查询性能提高约 3～4 倍，在高 QPS 场景下，集群吞吐能力提升更加明显。

图 6

2、实时业务（ClickHouse To StarRocks）

ClickHouse 不支持直接的 update操作，因此需要通过使用视图和 argMax() 函数计算最新数据以达到实时更新的目的。对一个复杂的模型而言，需要为每一张表都创建对应的视图，最终要多张表和视图才能实现，如图 7 所示：

图 7

ClickHouse 涉及到本地表、分布式表和视图等不同层级的结构，最顶层的 view 相当于用户指标建模时所用的表，从开发角度来看相当复杂：

开发门槛较高：数据开发人员需要对 ClickHouse 有较高的掌握程度
维护迭代成本高：对于频繁迭代的业务来说，模型的修改和数据验证过程会变得比较复杂
底表数据量大：底层表存储了所有变更记录，在频繁变更的场景下，底表的数据量会变得很大
并发场景下 Scan 高：底层每次执行都需要扫描大量数据，导致集群的 I/O 压力较高，读写互相影响
Join 性能有限：在复杂场景下，多张表的关联查询性能不及预期

StarRocks 原生支持 update、高性能的 Join，高 QPS 这些特性可以解决以上所有痛点；针对目前 ClickHouse 中存量的模型，通过以下方式平滑迁移到 StarRocks：

模型：使用 Duplicate 模型对应 ClickHouse 中的 MergeTree 模型，StarRocks 中与argMax()函数对应的有row_number()
查询：查询层通过查询服务直接转换到 StarRocks 语法结构

下图是迁移后查询性能对比结果，平均响应时间大幅下降。通过相同集群规模的并发压测，QPS 提升了 5 倍以上。

图 8

3、可视化分析（Presto To StarRocks）

贝壳内部的 BI 产品 ODIN 分析平台中提供基于 Hive 的分析能力，底层通过 Presto 引擎查询，用户通过 PrestoSql 进行建模分析，模型和引擎耦合非常紧密，无法轻易的转换成到其他引擎的查询。

StarRocks 支持了 Hive 外表的功能，同时相比 Presto 有3倍以上的性能提升，使得 StarRocks 在贝壳有能力统一 OLAP 场景。目前已开始将分流到 StarRocks 做测试验证，后续随着 StarRocks Trino/Presto 兼容能力的进一步提升，会继续提升 StarRocks 的流量占比，实现 StarRocks 在分析层的完全统一。

图 8

未来规划

贝壳找房引入 StarRocks 已经有两年的时间了，从实践结果来看，StarRocks 能满足 90% 以上的需求场景。引入 StarRocks 对贝壳整个分析链路的建设起到了关键性作用，达到了极速统一的目标，并且带来了显著的性能收益，极大提升了 OLAP 分析场景的能力和效率。以下是未来的发展规划：

稳定性：对大规模集群的运维，需要从以下方面加强稳定性建设

细化监控维度，增加重要指标的监控告警。
集群上下游链路的阻断控制能力：阻断能力在稳定性保障中非常重要，监控的目的是更好地发现问题，一旦发现问题，就需要有效的手段来控制降级，比如查询降级，危险 SQL 拦截、写入限制等。
多集群数据源的故障恢复自动化：对于一些核心业务，已经建立了双链路保障策略，出现问题时能够自动切换不需要人工干预。

StarRocks 新特性采用：我们比较关注 StarRocks 新特性主要是物化视图、Trino 语法兼容和 LakeHouse 架构

物化视图在 OLAP 场景下对查询的性能提升非常大，目前社区在物化视图的多表、异步、自动更新等方面已经有了很丰富的功能支持。如何将这些功能结合业务场景，自动探测查询模式生成对应的物化视图将是未来的重点工作。
从 StarRocks 3.0 版本开始，StarRocks 支持 Trino 方言，这一点对存量的 Presto 模型迁移来说，降低了迁移和使用成本，同时有不错的查询性能提升。
LakeHouse 架构是 StarRocks3.0 的新架构模式，相比 2.0 版本的资源隔离能力，全新的存算分离架构支持硬资源隔离，这个特性使得现在的多个小规模集群模式可以统一成大规模集群，进一步降低资源和维护成本；弹性计算能力可以满足不同业务的使用场景。此外，StarRocks 也支持了 Apache Hudi、Apache Iceberg 和 Delta Lake 主流数据湖，统一湖仓查询场景不再是问题。