导读：2023 年 3 月，在阿里云瑶池数据库峰会上，阿里云与飞轮科技正式达成战略合作协议，双方旨在共同研发名为“阿里云数据库 SelectDB 版”的新一代实时数据仓库，为用户提供在阿里云上的全托管服务。
SelectDB 是飞轮科技基于 Apache Doris 内核打造的聚焦于企业大数据实时分析需求的企业级产品。因此阿里云数据库 SelectDB 版也延续了 Apache Doris 性能优异、架构精简、稳定可靠、生态丰富等核心特性，同时还融入了云服务随需而用的特性，通过云原生存算分离的创新架构，为企业带来分钟级弹性伸缩、高性价比、简单易用、安全稳定的一键式云上实时分析体验。
为了更深度的了解阿里云数据库 SelectDB 版，我们可以全面多角度的了解 Apache Doris 的应用实践和经验。
众安在线财产保险股份有限公司是中国首家互联网保险公司，由蚂蚁金服、中国平安和腾讯于 2013 年联合发起设立。众安专注于应用新技术重塑保险价值链，围绕健康、数字生活、消费金融、汽车四大生态，以科技服务新生代，为其提供个性化、定制化、智能化的新保险。业务和关联公司的业务包括：众安保险、众安医疗、众安小贷、众安科技、众安经纪、众安国际、众安银行等。截至 2023 年中，众安服务超过 5 亿用户，累计出具约 574 亿张保单。
然而，随着业务在金融、保险和商城领域的不断扩展，众安保险面临用户数据管理的挑战。用户信息来源于公众号、小程序和 APP 等多个渠道，这些数据不仅碎片化，而且多样化。同时，运营渠道也涵盖了自营、联营和外部投放等多种途径，导致数据进一步分散。这种数据孤岛现象使得众安保险难以形成完整的用户融合体系，从而无法实现对用户的精准识别和实时营销。
1. CDP 建设目标及方案
为了解决这一问题，众安保险建设了 CDP 平台。该平台的核心职责是整合所有用户数据，构建全面的用户标签和客群体系，并利用其强大的数据分析能力为自动化营销提供数据支持。
CDP 平台的建设目标主要包括以下几点：
- 快速数据集成： CDP 需支持集成常见的关系性数据库（如 MySQL、PG 等 ）和数据仓库同（如 Hive、MaxCompute 等），同时还需要整合实时数据流（如 Kafka 等）。
- 精准用户识别：在复杂的业务体系中，CDP 平台需能够灵活整合多种 ID 类型，形成统一的用户视图，为下游的实时营销场景提供支撑。
- 灵活的用户标签和强大的分群能力：这是 CDP 平台的核心建设目标，旨在提供全面、深度的用户洞察，精准满足用户需求。
- 多维度实时分析：支持对用户画像、用户旅程和营销效果的实时跟踪与回收。为优化营销策略和提升用户参与度提供有力的支持。
基于上述建设目标，众安保险目前已形成了完整的 CDP 解决方案，该方案包括以下几个关键步骤：
- 全域数据采集：CDP 平台通过实时和离线数据采集方式，实现对全域数据的整合。利用 Flink 进行实时数据采集，同时建设离线数仓以整合多渠道数据，确保高质量的数据资产沉淀。
- 用户数据融合：通过 ID Mapping 技术，可将现有的用户数据进行融合，打破数据孤岛。即将用户手机、用户身份证、设备指纹、OpenID 等用户身份进行融合，形成统一的用户标识（OneID）。
- 标签和客群管理：CDP 平台支持多维度标签的建设，包含用户属性、用户行为、业务交易状态等。同时，通过规则客群的圈选能力实力客群的精细划分。
- 用户数据分析：基于丰富的用户标签数据，CDP 平台提供用户画像洞察功能，支持实时效果评估和营销漏斗分析。
- 用户数据服务：CDP 平台提供多维度的数据接口服务能力，包括用户标签、客群、分层和实时事件等，赋能用户全链路智能营销。
2. CDP 平台架构的演进历程
在初步了解了 CDP 平台的建设初衷和解决方案之后，我们将深入挖掘其演进历程，探索它如何逐步蜕变为众安保险统一、高效且不可或缺的核心基础设施。本文将重点分享 CDP 平台的建设过程及其在实际生产中的应用实践。
CDP 产品架构如上图所示。全域数据接入之后，这些数据就可以搭建用户数据中心、实时事件中心、客群画像以及营销流程。用户数据中心是客群画像的基石，并与客群画像、实时事件中心一同支撑营销流程的数据需求。数据服务层则包括用户数据服务、客群圈选、营销策略、实时事件、 AB 实验和实时效果分析回收在内的全方位数据服务，满足各业务场景的数据需求。
2.1 架构 1.0：多个技术栈，形成数据孤岛
CDP 平台架构 1.0 如上图所示，离线数据和实时数据的处理流程如下：
- 离线数据：通过 ETL 方式集成各业务线的数据库数据，包括行为埋点数据、日志数据等，并将这些数据抽取数仓 DWS 层。随后，利用 Spark 作业将 DWS 层数据抽取到 Impala 中，进行离线的标签计算和客群的圈选。同时，我们还通过 Spark 抽取 DWS 层业务体系里的用户点边关系，并将其集成到 Nebula 图数据库中，提供全面的点边关系计算、边距计算以及 One ID 计算功能。
- 实时数据：采用 Kafka 实时回收所有的业务线的 Binlog 数据、行为埋点数据以及各业务线的事件上报数据，在 Flink 中实现实时标签的配置化计算，并通过 Flink Checkpoint 进行复杂的实时指标计算和事件组合。最终将实时标签存储在 Hbase 中，以便为各业务线提供点查服务。
然而，从架构图中可以明显看出，标签计算和 ID 图谱计算这一层涉及了非常多的技术栈，包含 Impala、Spark、Nebula 以及 Hbase。这些过多的组件导致了离线标签、实时标签以及图数据存储的不统一、各场景数据分散存储，形成了数据孤岛。
在这种情况下，当需进行整体视图计算或为上层提供服务时，就需要打通所有的数据，这无疑增加了大量数据传输和数据重复存储的成本。此外，由于各类数据存储方案的差异，还需要使用较大的 CDH 集群和 Nebula 图数据库集群，进一步提高了集群资源与维护成本。
2.2 架构 2.0：统一技术栈，打破数据孤岛
为了解决数据存储的不一致性和高昂成本问题，我们决定进行架构升级，并选择 Apache Doris 作为核心组件。我们的升级目标是希望通过引入 Doris 来统一技术栈，实现实时和离线数据存储和计算的整合，从而打破数据孤岛，大幅度降低数据存储和资源维护的成本。在实际的应用中，Doris 完美地满足了我们的需求，使得整体架构变得更精简高效。
对于离线数据，我们采用了 Doris 的 Stream Load 功能，轻松地从离线数仓中将数据抽取到 Doris 中。而对于实时数据，则通过 Flink Connector 与 Stream Load 的结合，将实时事件和实时标签无缝导入到 Doris 中。基于 Doris 强大的向量化计算引擎，我们不仅实现了 One ID 计算、离线/实时标签的存储和计算、客群圈选、实时事件存储，还支持了实时分析等多样化需求，真正实现了技术栈的统一。
引入 Doris 后，我们还收获了以下显著的收益：
- 架构简洁，运维成本降低 ：引入 Doris 之前，我们需要额外维护 CDH 集群和 Nebula 集群。而现在，仅凭一个 Doris 集群就可以完成所有的工作，显著降低运维成本。此外，Doris 还提供的完善集群监控设施也极大方便了我们对集群的便捷管理。
- 支持 SQL，快速上手 ： Doris 兼容 MySQL 协议，这意味着对于已经熟悉 MySQL 的开发者来说，无需额外的学习成本就能快速上手操作。
- 丰富的数据导入形式 ：Doris 提供了丰富且便捷的数据导入方式，使数据库迁移和数据导入变得高效和方便。用户可以根据实际需求选择适合的导入方式，以快速完成数据迁移和导入操作。
3. Doris for CDP 在业务场景中的实践
3.1 全域数据采集
为满足不同场景的数据集成需求，CDP 平台主要分为三个板块：
- 离线数据导入：针对标签计算、实时客群预估与圈选，以及标签和客群多维画像分析等场景，我们采用 DataX 工具，通过 Stream Load 方式将离线数据高效写入到 Doris 里。为确保 Stream Load 的稳定性，我们在线上对 30 多个线程并发导入进行测试，结果显示，每秒 Upsert （写入或更新） 数量高达 30+ 万条。对于我们当前的一级用户量来说，导入效果可以很好满足我们的需求。
- 部分列更新：在实时写入场景中，当使用 Flink 实时写入标签数据时，需要精确到单个用户和标签的实时更新和插入，流程相对复杂。而 Doris Stream Load 可以开启部分列更新 partial_columns=true 来满足这一需求，确保每个用户和标签都能得到及时、准确的更新。
- 外部数据源对接：在实时分析报表场景中，经常需要跨多个数据源的交叉分析。Doris 的 Multi-Catalog 功能可以更方便对接外部数据目录，无需进行数据迁移或导入，即可进行外部数据源的联邦查询。无论是基于 Hive 或 MaxCompute 的查询，还是 JDBC 业务线的数据查询，都能迅速获得精准的分析结果，极大提升了查询效率。
3.2 OneID
1. 构建 ID 图谱
我们在现有系统中配置了 ID 图谱的点关系，这些关系以用户为中心，形成了复杂的网络结构。举例说明：假设某用户在体系 A 拥有用户 ID，并且绑定的公众号，这样就形成了 Open ID 绑定关系。随着用户的使用，他可能注册了手机号，那么手机号跟体系 A 用户 ID 之间便建立了绑定关系。如果用户在体系 A 也进行了实名，那么身份证和注册手机号也会建立绑定关系。
随着时间的推移，该用户可能进入到体系 B 中，并注册体系 B 账户。这时，与该用户相关的体系 A 用户 ID、手机号、身份证和体系 B 账户之间都会形成关联。在如上图右侧系统里，我们可以配置用户 ID、OpenID、手机号、身份证这些点的属性、物理表及关联关系，形成 ID 图谱。那么结合 ID 图谱，就可以基于 Doris 进行 OneID 的构建。
2. 构建 OneID
基于用户各个业务线之间点和边的关系，我们会将用户在不同业务线中的信息全部抽取出来，放入一张大表里面进行 Union All 操作。这张表包含了手机号、体系 A 用户 ID、体系 B 用户 ID、身份证号和 Open ID 关键信息。OneID 的构建流程如下：
- 首先，利用 Doris 提供的
row number窗口函数生成完整的全局行顺序。然后对所有 ID 关系数据进行 Union All 操作。 - 接着，使用窗口函数
dense rank和row number的复数生成为空/不为空时的首列 Rank 值。 - 最后，通过循环迭代计算每一列最小距离，并不断迭代 Rank 值，直到当前列与上一迭代结果全局匹配。当所有数据连续匹配满 5 次后，就以最终 Rank 值为准进行用户分组，从而得用户唯一标识 OneID。
结合上图以及构建流程，可以得出结论： 1 - 4 行是用户 1，5 - 6 行是用户 2。
3.3 标签体系
我们的标签体系由实时标签和离线标签两部分组成，目前该体系拥有超过 2000 个标签，涉及 50 余张来源表，服务用户量已达亿级。
在标签体系中，有一些简单的配置规则：
- 离线标签：在 Doris 中抽象出三种业务类型表，分别是用户数据表、业务明细表和行为事件表。根据上方标签配置规则，通过 DSL 动态语义生成 SQL，然后在 Doris 中进行计算，并将计算结果存储在 Doris 中，形成一张离线标签宽表。
- 实时标签：基于 Flink 接收 Kafka 、 CDC 消息，并根据实时标签配置元数据，在 Flink 中计算出实时标签，并将最终结果写入 Doris 的实时标签宽表中。
Apache Doris 在标签体系中的应用主要包含以下四个方面：
1.离线标签处理： 由于拥有 2000+ 较大量级的标签一级用户，当遇到高峰期并发宽表写入时，全量更新所有列可能会出现内存不足的问题。为避免该问题，我们利用 Doris 的 Insert Into Select 功能，在 session 变量中打开部分列更新开关，只更新目标表中需要修改的列，这样可显著减少内存消耗，以提升全量导入的稳定性。
set enable_unique_key_partial_update=true;
insert into tb_label_result(one_id, labelxx)
select one_id, label_value as labelxx
from .....2.实时标签处理： 在实时标签写入时，不同的实时标签字段更新时间不一样，而部分列更新能力可以满足此更新需求。只需打开 Partial Column，并将其设置为 True，就可以实现实时标签的部分列更新。
curl --location-trusted -u root: -H "partial_columns:true" -H "column_separator:," -H "columns:id,balance,last_access_time" -T /tmp/test.csv http://127.0.0.1:48037/api/db1/user_profile/_stream_load3.标签点查： 随着线上业务量的不断增长，我们面临着处理超过 5000 QPS 标签请求的挑战。为满足这一需求，我们采用多种策略来确保高效的点查性能。首先，通过利用 PrepareStatement 技术，预编译和执行 SQL 查询，从而提高查询效率。其次，精细调整了 Backend（BE）参数和表参数，以优化数据存储和查询性能。同时，我们打开了行存，进一步提升系统在高并发场景下的处理能力。
在 be.conf 中调整 BE 参数：
storage_page_cache_limit=40%
- 在建表时调整表属性：
enable_unique_key_merge_on_write = true
store_row_column = true
light_schema_change = true
**4.标签计算**：为了满足用户对于标签配置的灵活需求，系统允许在 DSL 生成的语义中进行多表 Join 操作，而这就可能会涉及十几张表的 Join 操作。为了确保标签计算性能最优，我们充分运用 Doris Colocation Group 策略，对所有分桶列的类型、数量和副本进行统一，并优先满足 Colocation Join 和本地的 Hash Join。在线上环境中，也可以打开` Colocate With `开关，指定一个 Group，确保全局表的分片与副本策略一致。
##3.4 客群圈选
在架构 1.0 中，客群服务先生成动态 SQL，然后将其传输到 Impala 中进行客群圈选。完成圈选后，结果集需被重新读取回客群服务，并由其上传到对象存储中。这一连串的操作使得数据处理链路相对冗长，影响了整体效率。而在架构 2.0 中，我们可以在 Doris 中使用基于 Select 语句的结果集，并通过 Select Into Outfile 功能，将数据无缝导入到 S3 协议的对象存储中，**这种方式极大缩短了数据处理链路。**
在实际的业务中，线上约有 100 万个客群，**单个客群生成所需时间从 50 秒缩短至 10 秒，极大提升了客群圈选效率。** 若需要进一步提高性能，可以选择打开并发导出开关，进一步提高数据导出性能。
##3.5 客群归属
在我们的业务系统中，客群归属扮演着至关重要的角色，特别是在实时智能营销和千人千面的识别场景中。我们经常需要判断某个用户是否隶属于特定的客群，或者确定其属于哪些客群。这种全局性的判断有助于我们深入理解多个客群之间的用户重叠关系。
为了满足这一需求，我们可以借助 Bitmap 来实现。在 Bitmap 中，使用 Bitmap Contains 可以快速识别某个用户是否存在于特定客群中，也可以通过 Bitmap OR、Bitmap Intersect 或 Bitmap XOR 来实现客群全量、多版本之间的交并叉分析，从而提供更为精准和高效的营销策略。
#4. 总结与展望
在架构 1.0 中采用了复杂的技术组合，以实现标签、客群以及 OneID 的计算。这一架构组件众多，导致数据处理链路冗长、造成数据孤岛，且有着较高的管理和维护成本。通过引入 Apache Doris ，替换了 Spark + Impala + Hbase + Nebula，成功实现存储与计算的统一，简化了数据处理的流程，不仅降低了系统的复杂性，更提升了数据处理的效率，满足了更丰富的数据处理需求。
随着业务的发展，实时营销场景对实时性的要求日益提升。未来，我们计划在 3.0 版本中，实现离线标签和实时标签的混合圈选功能，并依托 Doris 进行 OneID 实时计算。这将使我们能够更快速、准确地识别增量的用户，并在多用户体系中实现精准的用户识别，以满足不断变化的业务需求，推动实时智能营销和个性化识别场景的持续创新与发展。