dbt-athenaのHiveテーブル向けのIncremental modelsについて、どのようにデータとGlueテーブルが作成されるのか調べてみた

dbt-athenaのHiveテーブル向けのIncremental modelsについて、どのようにデータとGlueテーブルが作成されるのか調べてみた

dbt-athena-communityでHiveテーブルのIncremental modelsを作った際に、設定によってデータのでき方がどのように変わるか、テーブルの中身や実行されるSQL・リクエストから確認してみました。
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データアナリティクス事業本部 機械学習チームの鈴木です。

機械学習モデル開発用のデータマート作成に、dbt-athenaを使いたく、どんな感じで使えそうか試行錯誤中です。

dbtでは積み上げのデータをIncremental modelsで実装することができます。

dbt-athenaでもこの機能はサポートされています。

dbt-athenaは記事執筆時点でHiveとIcebergのテーブルをサポートしていますが、今回はHiveテーブルでのIncremental modelsの機能について、その動作やinsert_overwriteとappendの２つのstrategyの違いについて調べたのでまとめました。

dbt-athenaのIncremental models

dbt-athena-communityのGitHubレポジトリの、Incremental modelsのセクションを見ると、３つのstrategyがあることが分かります。

  • insert_overwrite
  • append
  • merge

GitHubレポジトリにも記載がありますが、Hiveテーブルでサポートしているstrategyはinsert_overwriteとappendになります。デフォルトはinsert_overwriteですが、partitioned_byがconfigで設定されていない場合はappendと同じになります。

環境構築

dbt実行環境

以前公開した以下の記事の方法でEC2上にdbt-coreとdbt-athena-communityをインストールして検証しました。

dbtのバージョンは以下になります。

  • dbt Core：1.5.6
  • dbt-athena-community：1.5.1

Glueテーブル

ソーステーブルとするGlueテーブルを作成しておきました。

今回はincrementalのマテリアライゼーションのモデルを、ソーステーブルのデータを使って作成するケースを考えます。最初にソーステーブルにデータを入れておき、１度モデルを実行した後、データをソーステーブルに追加して、２度目の実行がどうなるか確認しました。

まずテーブル定義は以下のようにしました。

-- 検証用のS3バケット名は適宜置き換えてください。
CREATE EXTERNAL TABLE purchase_records (
    id int,
    customer_id int,
    purchase_date string,
    item_name string,
    quantity int,
    unit_price int
)
ROW FORMAT SERDE 
  'org.apache.hadoop.hive.ql.io.parquet.serde.ParquetHiveSerDe' 
STORED AS INPUTFORMAT 
  'org.apache.hadoop.hive.ql.io.parquet.MapredParquetInputFormat' 
OUTPUTFORMAT 
  'org.apache.hadoop.hive.ql.io.parquet.MapredParquetOutputFormat'
LOCATION 's3://検証用のS3バケット名/dbt-athena-incremental-raw'

最初から入れておくデータは以下のように準備しました。

insert into purchase_records(id, customer_id, purchase_date, item_name, quantity, unit_price) values
  (1, 101, '2023-1-1', 'りんご', 4, 200),
  (2, 102, '2023-1-2', 'バナナ', 3, 150),
  (3, 103, '2023-1-3', 'みかん', 5, 50),
  (4, 104, '2023-1-4', 'パイナップル', 1, 300),
  (5, 105, '2023-1-5', 'メロン', 1, 1000),
  (6, 106, '2023-1-6', 'ぶどう', 3, 500),
  (7, 107, '2023-1-7', 'いちご', 1, 200),
  (8, 108, '2023-1-8', 'キウイ', 4, 100),
  (9, 109, '2023-1-9', 'レモン', 4, 150),
  (10, 110, '2023-1-10', 'オレンジ', 3, 200);

追加のデータは以下のように準備しました。

insert into purchase_records(id, customer_id, purchase_date, item_name, quantity, unit_price) values
  (11, 111, '2023-1-10', 'マンゴー', 3, 700),
  (12, 112, '2023-1-11', 'アボカド', 2, 300),
  (13, 113, '2023-1-12', '桃', 3, 200),
  (14, 114, '2023-1-13', 'サクランボ', 1, 400),
  (15, 115, '2023-1-14', 'ブルーベリー', 5, 150),
  (16, 116, '2023-1-15', 'ラズベリー', 2, 180),
  (17, 117, '2023-1-16', 'ゴールドキウイ', 2, 200),
  (18, 118, '2023-1-17', 'パッションフルーツ', 2, 250),
  (19, 119, '2023-1-18', 'パパイヤ', 1, 300),
  (20, 120, '2023-1-19', 'グレープフルーツ', 1, 220);

追加のデータのポイントとして、ハイライト箇所があります。このレコードはpurchase_dateが最初からテーブルに入っているデータと重複しています。

insert_overwriteのstrategyでは、appendと異なり、同一パーティションのデータが追加で作成された場合にパーティション内のデータを上書きします。このレコードを使って、strategyを変えた場合に、最終的にできるモデルのレコード数が変わるかを確認することで、strategyの違いについて調べます。

ソースおよびモデルの定義

続いて、検証のために準備したソースおよびモデルの定義について確認します。

今回は、先ほど記載したGlueテーブルに対応するソーステーブル１つを参照する、１つのモデルを実行し、Glueデータベース上に作成されるテーブルの中身がどのように変わるか検証しました。

ただし、モデルのIncremental modelsの設定は以下の３パターンを試したため、モデルの定義は３つ分記載します。

  • パーティション分割なしの場合
  • パーティション分割ありでstrategyがinsert_overwriteの場合
  • パーティション分割ありでstrategyがappendの場合

ソーステーブル

version: 2

sources:
  - name: raw_tables
    database: awsdatacatalog
    schema: cm-nayuts-sample-db
    tables:
      - name: purchase_records

モデル（パーティション分割なし）

materialized='incremental'だけ指定しておきました。ブログ冒頭のガイドを参考に、is_incremental()を使ってIncremental modelsを表現しました。

{{
    config(
        materialized='incremental'
    )
}}

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from {{ source('raw_tables','purchase_records') }}

{% if is_incremental() %}

  where id > (select max(id) from {{ this }})

{% endif %}

モデル（パーティション分割あり、insert_overwrite）

　config()でIncremental modelsであることに加え、strategyがinsert_overwriteで、purchase_dateの値をキーにパーティション分割することを指定しました。purchase_dateカラムはパーティション分割に使うので、モデルで実行するSELECT文では最後にしました。

{{
    config(
        materialized='incremental',
        incremental_strategy='insert_overwrite',
        partitioned_by=['purchase_date']
    )
}}

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from {{ source('raw_tables','purchase_records') }}

{% if is_incremental() %}

  where id > (select max(id) from {{ this }})

{% endif %}

モデル（パーティション分割あり、append）

　config()でstrategyはappendとしました。

{{
    config(
        materialized='incremental',
        incremental_strategy='append',
        partitioned_by=['purchase_date']
    )
}}

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from {{ source('raw_tables','purchase_records') }}

{% if is_incremental() %}

  where id > (select max(id) from {{ this }})

{% endif %}

やってみる

パーティション分割なしの場合

dbt runで初回実行した際にAthenaで実行されたSQLは以下の２つでした。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price/98c5d8a5-4bfe-422c-bb99-eca916620b75',
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"

※ s3_data_dirで指定したパスは~/.dbt/profiles.ymlで指定したs3_data_dirキーのバリューのことです。

alter table `cm-nayuts-sample-db`.`purchase_records_with_total_price` set tblproperties ('classification' = 'parquet')

続いて、purchase_recordsテーブルに追加のデータを入れた後にdbt runを実行した際のSQLです。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price__dbt_tmp/e14422e0-e03d-4fbd-b21a-f1d31b1ccade',
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    purchase_date,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"



  where id > (select max(id) from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price")

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

    
    insert into "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price" ("id", "customer_id", "purchase_date", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price")
    (
       select "id", "customer_id", "purchase_date", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price"
       from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
    )

purchase_records_with_total_price__dbt_tmpテーブルに増分を一度格納し、モデルにINSERTしていることが分かりました。

なお、purchase_records_with_total_price__dbt_tmpテーブルが作られていますが、CloudTrailからログを確認すると、APIよりdbt-athenaによって削除されるようでした。

ちなみに、できたモデルのデータ件数は20件でした。パーティション分割していない場合はデフォルトのinsert_overwriteでも挙動はappendと同じでただの追加になるため、10件 + 10件で合計20件なのは想定通りです。

パーティション指定なし

パーティション分割あり、insert_overwriteの場合

続いて、purchase_dateカラムをpartitioned_byで指定し、insert_overwriteで指定した場合です。

初回のモデル実行の際に実行されたSQLは以下でした。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price/2031a80f-4fcf-4396-aedf-40293db5716e',
    partitioned_by=ARRAY['purchase_date'],
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"

alter table `cm-nayuts-sample-db`.`purchase_records_with_total_price` set tblproperties ('classification' = 'parquet')

続いて、purchase_recordsテーブルに追加のデータを入れた後、モデル実行の際に実行されたSQLです。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price__dbt_tmp/82893541-0f86-4e20-9c16-241215d4845d',
    partitioned_by=ARRAY['purchase_date'],
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"



  where id > (select max(id) from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price")

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */
select distinct purchase_date from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

    
    insert into "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price" ("id", "customer_id", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price", "purchase_date")
    (
       select "id", "customer_id", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price", "purchase_date"
       from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
    )

こちらも、一時的なテーブルを作成して増分を格納し、そこからさらにモデルのテーブルにデータをINSERTしていることが分かりました。

ただしここはSQLだけ見ても全容が掴めなかったので、GitHubレポジトリのソースコードとCloudTrailログも見ていきました。

まず、重複したパーティションのデータは、boto3を使って重複したパーティションのデータは削除していることが伺えました。incremental.sqlファイルのmacroの定義から、strategyがinsert_overwriteでかつパーティション分割がされている場合には、delete_overlapping_partitionsというヘルパー関数を呼び出していることが分かるためです。

パーティションメタデータはCloudTrailログよりBatchCreatePartitionアクションを実行していることが確認できました。

モデルの件数はデータ件数は19件でした。

insert_overwrite後の件数

2023-1-10のパーティションを見ると、たしかに上書きされていますね。元々2023-1-10のパーティションには1件のデータがあったため、20件から1件上書き時に削除されて19件なので想定通りです。

insert_overwriteで上書きされた結果

パーティション分割あり、appendの場合

最後にパーティション分割あり、appendの場合です。

初回のモデル実行の際に実行されたSQLは以下でした。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price/9d05fc3e-ff0b-48df-b917-8ec65714bddf',
    partitioned_by=ARRAY['purchase_date'],
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"

alter table `cm-nayuts-sample-db`.`purchase_records_with_total_price` set tblproperties ('classification' = 'parquet')

続いて、purchase_recordsテーブルに追加のデータを入れた後、モデル実行の際に実行されたSQLです。

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

  
    create table "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
  with (
    table_type='hive',
    is_external=true,external_location='s3://s3_data_dirで指定したパス/cm-nayuts-sample-db/purchase_records_with_total_price__dbt_tmp/c14d11dc-9d06-422c-864d-5a8d8cee0608',
    partitioned_by=ARRAY['purchase_date'],
    format='parquet'
  )
  as
    

select
    id,
    customer_id,
    item_name,
    quantity,
    unit_price,
    quantity*unit_price as total_price,
    purchase_date
from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records"



  where id > (select max(id) from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price")

-- /* {"app": "dbt", "dbt_version": "1.5.6", "profile_name": "test_project", "target_name": "dev", "node_id": "model.test_project.purchase_records_with_total_price"} */

    
    insert into "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price" ("id", "customer_id", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price", "purchase_date")
    (
       select "id", "customer_id", "item_name", "quantity", "unit_price", "total_price", "purchase_date"
       from "awsdatacatalog"."cm-nayuts-sample-db"."purchase_records_with_total_price__dbt_tmp"
    )

件数は20件でした。

append後の件数

2023-1-10のパーティションを見ると、追加されて2件となっていました。削除された分がないので、合計20件は想定通りですね。

appendで追加された結果

最後に

dbt-athena-communityでHiveテーブルのIncremental modelsを作った際に、設定によってデータのでき方がどのように変わるか、テーブルの中身や実行されるSQL・リクエストから確認してみました。

モデルでパーティション分割の設定をしている場合は、config()のstrategyの設定によってパーティションのデータが上書きされる可能性があるのでよく考えて設定する必要があることが分かりました。

また、パーティションメタデータの追加や上書きの処理はSQLだけではなくAWS SDKも組み合わせて使っていることを確認でき、dbt-athena-communityの内部実装を確認する良い機会にもなりました。

今回はHiveテーブルでしたが、dbt-athenaはIcebergテーブルにも対応しているので、そちらについても確認してみたいと思います。

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