Flink SQL 知其所以然：Window TopN 操作

大家好，我是老羊，今天我们来学习 Flink SQL 中的 Window TopN 操作。

1. Window TopN 定义（支持 Streaming）：Window TopN 是一种特殊的 TopN，它的返回结果是每一个窗口内的 N 个最小值或者最大值。
2. 应用场景：小伙伴萌会问了，我有了 TopN 为啥还需要 Window TopN 呢？还记得上文介绍 TopN 说道的 TopN 时会出现中间结果，从而出现回撤数据的嘛？Window TopN 不会出现回撤数据，因为 Window TopN 实现是在窗口结束时输出最终结果，不会产生中间结果。而且注意，因为是窗口上面的操作，Window TopN 在窗口结束时，会自动把 State 给清除。
3. SQL 语法标准：

SELECT [column_list]
FROM (
   SELECT [column_list],
     ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY window_start, window_end [, col_key1...]
       ORDER BY col1 [asc|desc][, col2 [asc|desc]...]) AS rownum
   FROM table_name) -- windowing TVF
WHERE rownum <= N [AND conditions]

4. 实际案例：取当前这一分钟的搜索关键词下的搜索热度前 10 名的词条数据。

输入表字段：

-- 字段名         备注
-- key              搜索关键词
-- name             搜索热度名称
-- search_cnt       热搜消费热度（比如 3000）
-- timestamp        消费词条时间戳
CREATE TABLE source_table (
    name BIGINT NOT NULL,
    search_cnt BIGINT NOT NULL,
    key BIGINT NOT NULL,
    row_time AS cast(CURRENT_TIMESTAMP as timestamp(3)),
    WATERMARK FOR row_time AS row_time
) WITH (
  ...
);
-- 输出表字段：
-- 字段名         备注
-- key              搜索关键词
-- name             搜索热度名称
-- search_cnt       热搜消费热度（比如 3000）
-- window_start     窗口开始时间戳
-- window_end       窗口结束时间戳
CREATE TABLE sink_table (
    key BIGINT,
    name BIGINT,
    search_cnt BIGINT,
    window_start TIMESTAMP(3),
    window_end TIMESTAMP(3)
) WITH (
  ...
);
-- 处理 sql：
INSERT INTO sink_table
SELECT key, name, search_cnt, window_start, window_end
FROM (
   SELECT key, name, search_cnt, window_start, window_end, 
     ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY window_start, window_end, key
       ORDER BY search_cnt desc) AS rownum
   FROM (
      SELECT window_start, window_end, key, name, max(search_cnt) as search_cnt
      -- window tvf 写法
      FROM TABLE(TUMBLE(TABLE source_table, DEscriptOR(row_time), INTERVAL '1' MINUTES))
      GROUP BY window_start, window_end, key, name
   )
)
WHERE rownum <= 100

输出结果：

+I[关键词1, 词条1, 8670, 2021-1-28T22:34, 2021-1-28T22:35]
+I[关键词1, 词条2, 6928, 2021-1-28T22:34, 2021-1-28T22:35]
+I[关键词1, 词条3, 1735, 2021-1-28T22:34, 2021-1-28T22:35]
+I[关键词1, 词条4, 7287, 2021-1-28T22:34, 2021-1-28T22:35]
...

可以看到结果是符合预期的，其中没有回撤数据。

5. SQL 语义。

• 数据源：数据源即最新的词条下面的搜索词的搜索热度数据，消费到 Kafka 中数据后，将数据按照窗口聚合的 key 通过 hash 分发策略发送到下游窗口聚合算子。
• 窗口聚合算子：进行窗口聚合计算，随着时间的推进，将窗口聚合结果计算完成发往下游窗口排序算子。
• 窗口排序算子：这个算子其实也是一个窗口算子，只不过这个窗口算子为每个 Key 维护了一个 TopN 的榜单数据，接受到上游发送的窗口结果数据进行排序，随着时间的推进，窗口的结束，将排序的结果输出到下游数据汇算子。
• 数据汇：接收到上游的数据之后，然后输出到外部存储引擎中。