1、Iceberg简介

1.1、概述

        为了解决数据存储和计算引擎之间的适配的问题，Netflix开发了Iceberg，2018年11月16日进入Apache孵化器，2020 年5月19日从孵化器毕业，成为Apache的顶级项目。

        Iceberg是一个面向海量数据分析场景的开放表格式（Table Format）。表格式（Table Format）可以理解为元数据以及数据文件的一种组织方式，处于计算框架（Flink，Spark...）之下，数据文件之上。

1.2、特性

1.2.1、数据存储、计算引擎插件化

        Iceberg提供一个开放通用的表格式（Table Format）实现方案，不和特定的数据存储、计算引擎绑定。目前大数据领域的常见数据存储（HDFS、S3...），计算引擎（Flink、Spark...）都可以接入Iceberg。

        在生产环境中，可选择不同的组件搭使用。甚至可以不通过计算引擎，直接读取存在文件系统上的数据。

1.2.2、实时流批一体

        Iceberg上游组件将数据写入完成后，下游组件及时可读，可查询。可以满足实时场景.并且Iceberg同时提供了流/批读接口、流/批写接口。可以在同一个流程里,同时处理流数据和批数据，大大简化了ETL链路。

1.2.3、数据表演化（Table Evolution）

        Iceberg可以通过SQL的方式进行表级别模式演进。进行这些操作的时候，代价极低。不存在读出数据重新写入或者迁移数据这种费时费力的操作。

        比如在常用的Hive中，如果我们需要把一个按天分区的表，改成按小时分区。此时，不能再原表之上直接修改，只能新建一个按小时分区的表，然后再把数据Insert到新的小时分区表。而且，即使我们通过Rename的命令把新表的名字改为原表，使用原表的上次层应用,也可能由于分区字段修改，导致需要修改SQL，这样花费的经历是非常繁琐的。

1.2.4、模式演化（Schema Evolution）

        Iceberg支持下面几种模式演化：

• ADD：向表或者嵌套结构增加新列
• Drop：从表中或者嵌套结构中移除一列
• Rename：重命名表中或者嵌套结构中的一列
• Update：将复杂结构(struct,map<key,value>,list)中的基本类型扩展类型长度,比如tinyint修改成int.
• Reorder：改变列或者嵌套结构中字段的排列顺序

        Iceberg保证模式演化（Schema Evolution）是没有副作用的独立操作流程,一个元数据操作,不会涉及到重写数据文件的过程。具体的如下:

• 增加列时候，不会从另外一个列中读取已存在的的数据
• 删除列或者嵌套结构中字段的时候，不会改变任何其他列的值
• 更新列或者嵌套结构中字段的时候，不会改变任何其他列的值
• 改变列列或者嵌套结构中字段顺序的时候，不会改变相关联的值

        在表中Iceberg使用唯一ID来定位每一列的信息。新增一个列的时候,会新分配给它一个唯一ID,并且绝对不会使用已经被使用的ID。

        使用名称或者位置信息来定位列的,都会存在一些问题,比如使用名称的话,名称可能会重复,使用位置的话,不能修改顺序并且废弃的字段也不能删除。

1.2.5、分区演化（Partition Evolution）

        Iceberg可以在一个已存在的表上直接修改，因为Iceberg的查询流程并不和分区信息直接关联。

        当我们改变一个表的分区策略时，对应修改分区之前的数据不会改变,依然会采用老的分区策略，新的数据会采用新的分区策略，也就是说同一个表会有两种分区策略，旧数据采用旧分区策略，新数据采用新新分区策略,在元数据里两个分区策略相互独立，不重合。

        在查询数据的时候，如果存在跨分区策略的情况，则会解析成两个不同执行计划，如Iceberg官网提供图所示：

        图中booking_table表2008年按月分区，进入2009年后改为按天分区，这两中分区策略共存于该表中。

        借助Iceberg的隐藏分区（Hidden Partition），在写SQL查询的时候，不需要在SQL中特别指定分区过滤条件，Iceberg会自动分区，过滤掉不需要的数据。

        Iceberg分区演化操作同样是一个元数据操作,不会重写数据文件。

1.2.6、列顺序演化（Sort Order Evolution）

        Iceberg可以在一个已经存在的表上修改排序策略。修改了排序策略之后, 旧数据依旧采用老排序策略不变。往Iceberg里写数据的计算引擎总是会选择最新的排序策略, 但是当排序的代价极其高昂的时候, 就不进行排序了。

1.2.7、隐藏分区（HiddenPartition）

        Iceberg的分区信息并不需要人工维护,它可以被隐藏起来.不同其他类似Hive的分区策略,Iceberg的分区字段/策略（通过某一个字段计算出来），可以不是表的字段和表数据存储目录也没有关系。在建表或者修改分区策略之后，新的数据会自动计算所属于的分区。在查询的时候同样不用关系表的分区是什么字段/策略，只需要关注业务逻辑，Iceberg会自动过滤不需要的分区数据。

        正是由于Iceberg的分区信息和表数据存储目录是独立的，使得Iceberg的表分区可以被修改,而且不和涉及到数据迁移。

1.2.8、镜像数据查询（TimeTravel）

        Iceberg提供了查询表历史某一时间点数据镜像（snapshot）的能力。通过该特性可以将最新的SQL逻辑，应用到历史数据上。

1.2.9、支持事务（ACID）

        Iceberg通过提供事务（ACID）的机制，使其具备了upsert的能力并且使得边写边读成为可能，从而数据可以更快的被下游组件消费。通过事务保证了下游组件只能消费已commit的数据，而不会读到部分甚至未提交的数据。

1.2.10、基于乐观锁的并发支持

        Iceberg基于乐观锁提供了多个程序并发写入的能力并且保证数据线性一致。

1.2.11、文件级数据剪裁

        Iceberg的元数据里面提供了每个数据文件的一些统计信息，比如最大值，最小值，Count计数等等。因此，查询SQL的过滤条件除了常规的分区，列过滤，甚至可以下推到文件级别，大大加快了查询效率。

1.3、其他数据湖框架的对比

可参考：

• 数据湖三剑客 Hudi、Delta、Iceberg 对比_数据湖对比_宝哥大数据的博客-CSDN博客
• 数据湖09：开源框架DeltaLake、Hudi、Iceberg深度对比_hudi iceberg_YoungerChina的博客-CSDN博客

2、存储结构

2.1、数据文件data files