ClickHouse 是俄罗斯的 Yandex 于 2016 年开源的列式存储数据库(DBMS),使用 C++
语言编写,主要用于在线分析处理查询(OLAP),能够使用 SQL 查询实时生成分析数据报
告。
1.采用行式存储时,数据在磁盘上的组织结构为:
1 | 张三 | 18 | 2 | 李四 | 19 | 3 | 王五 | 20 |
---|
好处是想查某个人所有的属性时,可以通过一次磁盘查找加顺序读取就可以。但是当想查所有人的年龄时,需要不停的查找,或者全表扫描才行,遍历的很多数据都是不需要的。
2.采用列式存储时,数据在磁盘上的组织结构为:
1 | 张三 | 18 | 2 | 李四 | 19 | 3 | 王五 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 张三 | 李四 | 王五 | 18 | 19 | 20 |
---- | ----- | ---- | ---------- | --------- | --------- | — – | ------- | ------- |
3.列式储存的好处:
几乎覆盖了标准 SQL 的大部分语法,包括 DDL 和 DML,以及配套的各种函数,用户管理及权限管理,数据的备份与恢复。
ClickHouse 和 MySQL 类似,把表级的存储引擎插件化,根据表的不同需求可以设定不同的存储引擎。目前包括合并树、日志、接口和其他四大类 20 多种引擎。
ClickHouse 采用类 LSM Tree的结构,数据写入后定期在后台 Compaction。通过类 LSM tree 的结构,ClickHouse 在数据导入时全部是顺序 append 写,写入后数据段不可更改,在后台compaction 时也是多个段 merge sort 后顺序写回磁盘。顺序写的特性,充分利用了磁盘的吞吐能力,即便在 HDD 上也有着优异的写入性能。
官方公开 benchmark 测试显示能够达到 50MB-200MB/s 的写入吞吐能力,按照每行100Byte 估算,大约相当于 50W-200W 条/s 的写入速度。
ClickHouse 将数据划分为多个 partition,每个 partition 再进一步划分为多个 index granularity(索引粒度),然后通过多个 CPU核心分别处理其中的一部分来实现并行数据处理。
在这种设计下,单条 Query 就能利用整机所有 CPU。极致的并行处理能力,极大的降低了查询延时。
所以,ClickHouse 即使对于大量数据的查询也能够化整为零平行处理。但是有一个弊端就是对于单条查询使用多 cpu,就不利于同时并发多条查询。所以对于高 qps 的查询业务,ClickHouse 并不是强项。
某网站精华帖中对几款数据库做了性能对比。
在CentOS8-1的 /etc/security/limits.conf 文件的末尾加入以下内容
## nofile 文件数
## nproc 进程数
sudo vim /etc/security/limits.conf
* soft nofile 65536
* hard nofile 65536
* soft nproc 131072
* hard nproc 131072
(2)在CentOS8-1的/etc/security/limits.d/20-nproc.conf 文件的末尾加入以下内容
sudo vim /etc/security/limits.d/20-nproc.conf
* soft nofile 65536
* hard nofile 65536
* soft nproc 131072
* hard nproc 131072
(3)CentOS8-2、CentOS8-3上执行同样的操作
sudo yum install -y libtool
sudo yum install -y *unixODBC*
(1)修改/etc/selinux/config 中的 SELINUX=disabled
sudo vim /etc/selinux/config
SELINUX=disabled
(2)CentOS8-2、CentOS8-3上执行同样的操作
(3)重启三台服务器
官网:https://clickhouse.tech/
下载地址:https://repo.clickhouse.tech/tgz/stable/
在 CentOS8-1的/opt/home下创建 clickhouse 目录
cd /opt/home
mkdir clickhouse
cd clickhouse
wget https://repo.clickhouse.tech/tgz/stable/clickhouse-common-static-21.8.3.44.tgz
wget https://repo.clickhouse.tech/tgz/stable/clickhouse-common-static-dbg-21.8.3.44.tgz
wget https://repo.clickhouse.tech/tgz/stable/clickhouse-server-21.8.3.44.tgz
wget https://repo.clickhouse.tech/tgz/stable/clickhouse-client-21.8.3.44.tgz
下载后解压缩下载资源文件并使用安装脚本进行安装,对于生产环境,建议使用最新的stable版本。
tar -xzvf clickhouse-common-static-21.8.3.44.tgz
sudo clickhouse-common-static-21.8.3.44/install/doinst.sh
tar -xzvf clickhouse-common-static-dbg-21.8.3.44.tgz
sudo clickhouse-common-static-dbg-21.8.3.44/install/doinst.sh
tar -xzvf clickhouse-server-21.8.3.44.tgz
sudo clickhouse-server-21.8.3.44/install/doinst.sh
# Enter password for default user: 不输入密码 直接回车
tar -xzvf clickhouse-client-21.8.3.44.tgz
sudo clickhouse-client-21.8.3.44/install/doinst.sh
目录
项目 | 说明 |
---|---|
日志 | /var/log/clickhouse-server/clickhouse-server.log |
错误日志 | /var/log/clickhouse-server/clickhouse-server.err.log |
配置文件 | /etc/clickhouse-server/config.xml |
配置文件 | /etc/clickhouse-server/users.xml |
chmod 777 /etc/clickhouse-server/config.xml
vi /etc/clickhouse-server/config.xml
vi clickhouse-server-21.8.3.44/etc/clickhouse-server/config.xml
1.把
机以外的服务器访问
<listen_host>::listen_host>
在这个文件中,有 ClickHouse 的一些默认路径配置,比较重要的
数据文件路径: /var/lib/clickhouse/
日志文件路径:/var/log/clickhouse-server/clickhouse-server.log
更改数据和日志路径
<path>/opt/home/clickhouse/data/path>
<log>/opt/home/clickhouse/log/clickhouse-server/clickhouse-server.loglog>
<errorlog>/opt/home/clickhouse/log/clickhouse-server/clickhouse-server.err.logerrorlog>
## 启动服务
systemctl start clickhouse-server
## 服务状态
systemctl status clickhouse-server
## 关闭服务
systemctl stop clickhouse-server
#### 或 ####
## 启动服务
sudo clickhouse start
## 服务状态
sudo clickhouse status
## 关闭服务
sudo clickhouse stop
## 指定配置文件启动
clickhouse-server --config-file=/opt/home/clickhouse/clickhouse-server-21.8.3.44/etc/clickhouse-server/config.xml
sudo systemctl disable clickhouse-server
## -m :可以在命令窗口输入多行命令
clickhouse-client -m
## 末校验
clickhouse-client --host localhost --port 9000 --database default --user default --password "123456"
show databases;
use system;
show tables;
固定长度的整型,包括有符号整型或无符号整型。
使用场景: 个数、数量、也可以存储型 id。
建议尽可能以整数形式存储数据。例如,将固定精度的数字转换为整数值,如时间用毫秒为单位表示,因为浮点型进行计算时可能引起四舍五入的误差。
使用场景:一般数据值比较小,不涉及大量的统计计算,精度要求不高的时候。比如保存商品的重量。
没有单独的类型来存储布尔值。可以使用 UInt8 类型,取值限制为 0 或 1。
有符号的浮点数,可在加、减和乘法运算过程中保持精度。对于除法,最低有效数字会
被丢弃(不舍入)。
有三种声明:
s 标识小数位
使用场景: 一般金额字段、汇率、利率等字段为了保证小数点精度,都使用 Decimal进行存储。
包括 Enum8 和 Enum16 类型。Enum 保存 ‘string’= integer 的对应关系。
Enum8 用 ‘String’= Int8 对描述。
Enum16 用 ‘String’= Int16 对描述。
CREATE TABLE t_enum
(
x Enum8('hello' = 1, 'world' = 2)
)
ENGINE = TinyLog;
INSERT INTO t_enum VALUES ('hello'), ('world'), ('hello');
insert into t_enum values('a');
SELECT CAST(x, 'Int8') FROM t_enum;
使用场景:对一些状态、类型的字段算是一种空间优化,也算是一种数据约束。但是实际使用中往往因为一些数据内容的变化增加一定的维护成本,甚至是数据丢失问题。所以谨慎使用。
目前 ClickHouse 有三种时间类型
日期类型,用两个字节存储,表示从 1970-01-01 (无符号) 到当前的日期值。还有很多数据结构,可以参考官方文档:https://clickhouse.tech/docs/zh/sql-reference/data-types/
Array(T):由 T 类型元素组成的数组。
T 可以是任意类型,包含数组类型。 但不推荐使用多维数组,ClickHouse 对多维数组的支持有限。例如,不能在 MergeTree 表中存储多维数组。
创建数组方式
SELECT array(1, 2) AS x, toTypeName(x);
SELECT [1, 2] AS x, toTypeName(x);
表引擎是 ClickHouse 的一大特色。可以说, 表引擎决定了如何存储表的数据。包括:
表引擎的使用方式就是必须显式在创建表时定义该表使用的引擎,以及引擎使用的相关参数。
特别注意:引擎的名称大小写敏感
以列文件的形式保存在磁盘上,不支持索引,没有并发控制。一般保存少量数据的小表,生产环境上作用有限。可以用于平时练习测试用。
create database java521;
use java521;
create table t_tinylog (id String, name String) engine=TinyLog;
内存引擎,数据以未压缩的原始形式直接保存在内存当中,服务器重启数据就会消失。读写操作不会相互阻塞,不支持索引。简单查询下有非常非常高的性能表现(超过 10G/s)。一般用到它的地方不多,除了用来测试,就是在需要非常高的性能,同时数据量又不太大(上限大概 1 亿行)的场景。
ClickHouse 中最强大的表引擎当属 MergeTree(合并树)引擎及该系列(*MergeTree)中的其他引擎,支持索引和分区,地位可以相当于 innodb 之于 Mysql。而且基于 MergeTree,还衍生除了很多小弟,也是非常有特色的引擎。
1、建表语句
create table t_order_mt(
id UInt32,
sku_id String,
total_amount Decimal(16,2),
create_time Datetime
)
engine =MergeTree
partition by toYYYYMMDD(create_time)
primary key (id)
order by (id,sku_id);
2、插入数据
insert into t_order_mt values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00') ,
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 11:00:00'),
(102,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',12000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',600.00,'2020-06-02 12:00:00');
MergeTree 其实还有很多参数(绝大多数用默认值即可),但是三个参数是更加重要的,也涉及了关于 MergeTree 的很多概念。
optimize table xxxx final;
例如
再次执行上面的插入操作
insert into t_order_mt values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00') ,
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 11:00:00'),
(102,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',12000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',600.00,'2020-06-02 12:00:00');
查看数据并没有纳入任何分区
select * from t_order_mt;
optimize table t_order_mt final;
select * from t_order_mt;
ClickHouse 中的主键,和其他数据库不太一样,它只提供了数据的一级索引,但是却不是唯一约束。这就意味着是可以存在相同 primary key 的数据的。
主键的设定主要依据是查询语句中的 where 条件。
根据条件通过对主键进行某种形式的二分查找,能够定位到对应的 index granularity,避
免了全表扫描。
index granularity: 直接翻译的话就是索引粒度,指在稀疏索引中两个相邻索引对应数据的间隔。ClickHouse 中的 MergeTree 默认是 8192。官方不建议修改这个值,除非该列存在大量重复值,比如在一个分区中几万行才有一个不同数据。
稀疏索引:
稀疏索引的好处就是可以用很少的索引数据,定位更多的数据,代价就是只能定位到索引粒度的第一行,然后再进行进行一点扫描。
order by 设定了分区内的数据按照哪些字段顺序进行有序保存。order by 是 MergeTree 中唯一一个必填项,甚至比 primary key 还重要,因为当用户不设置主键的情况,很多处理会依照 order by 的字段进行处理(比如后面会讲的去重和汇总)。
要求:主键必须是 order by 字段的前缀字段。
比如 order by 字段是 (id,sku_id) 那么主键必须是 id 或者(id,sku_id)
目前在 ClickHouse 的官网上二级索引的功能在 v20.1.2.4 之前是被标注为实验性的,在这个版本之后默认是开启的。
1、老版本使用二级索引前需要增加设置
是否允许使用实验性的二级索引(v20.1.2.4 开始,这个参数已被删除,默认开启)
set allow_experimental_data_skipping_indices=1;
2、创建测试表
create table t_order_mt2(
id UInt32,
sku_id String,
total_amount Decimal(16,2),
create_time Datetime,
INDEX a total_amount TYPE minmax GRANULARITY 5
) engine =MergeTree
partition by toYYYYMMDD(create_time)
primary key (id)
order by (id, sku_id);
其中 GRANULARITY N 是设定二级索引对于一级索引粒度的粒度。
3、插入数据
insert into t_order_mt2 values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00') ,
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 11:00:00'),
(102,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',12000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',600.00,'2020-06-02 12:00:00');
4、对比效果
那么在使用下面语句进行测试,可以看出二级索引能够为非主键字段的查询发挥作用。
clickhouse-client --send_logs_level=trace <<< 'select * from t_order_mt2 where total_amount > toDecimal32(900., 2)';
TTL 即 Time To Live,MergeTree 提供了可以管理数据表或者列的生命周期的功能。
1、列级别 TTL
(1)创建测试表
create table t_order_mt3(
id UInt32,
sku_id String,
total_amount Decimal(16,2) TTL create_time+interval 10 SECOND,
create_time Datetime
) engine =MergeTree
partition by toYYYYMMDD(create_time)
primary key (id)
order by (id, sku_id);
(2)插入数据(注意:根据实际时间改变)
insert into t_order_mt3 values
(106,'sku_001',1000.00,'2021-09-01 15:09:10'),
(107,'sku_002',2000.00,'2021-09-01 15:09:20'),
(110,'sku_003',600.00,'2021-09-01 15:09:30');
(3)手动合并,查看效果 到期后,指定的字段数据归 0
optimize table t_order_mt3 final;
select * from t_order_mt3;
## 根据条件删除
alter table java521.t_order_mt3 delete where id ='106';
2、表级 TTL
下面的这条语句是数据会在 create_time 之后 10 秒丢失
alter table t_order_mt3 MODIFY TTL create_time + INTERVAL 10 SECOND;
涉及判断的字段必须是 Date 或者 Datetime 类型,推荐使用分区的日期字段。
能够使用的时间周期:
ReplacingMergeTree 是 MergeTree 的一个变种,它存储特性完全继承 MergeTree,只是多了一个去重的功能。 尽管 MergeTree 可以设置主键,但是 primary key 其实没有唯一约束的功能。如果你想处理掉重复的数据,可以借助这个 ReplacingMergeTree。
1、去重时机
数据的去重只会在合并的过程中出现。合并会在未知的时间在后台进行,所以你无法预先作出计划。有一些数据可能仍未被处理。
2、去重范围
如果表经过了分区,去重只会在分区内部进行去重,不能执行跨分区的去重。所以 ReplacingMergeTree 能力有限, ReplacingMergeTree 适用于在后台清除重复的数据以节省空间,但是它不保证没有重复的数据出现。
3、案例演示
(1)创建表
create table t_order_rmt(
id UInt32,
sku_id String,
total_amount Decimal(16,2) ,
create_time Datetime
) engine =ReplacingMergeTree(create_time)
partition by toYYYYMMDD(create_time)
primary key (id)
order by (id, sku_id);
ReplacingMergeTree() 填入的参数为版本字段,重复数据保留版本字段值最大的。
如果不填版本字段,默认按照插入顺序保留最后一条。
(2)向表中插入数据
insert into t_order_rmt values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00') ,
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 11:00:00'),
(102,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',12000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',600.00,'2020-06-02 12:00:00');
(3)执行第一次查询
select * from t_order_rmt;
OPTIMIZE TABLE t_order_rmt FINAL;
(5)再执行一次查询
select * from t_order_rmt;
4)通过测试得到结论
对于不查询明细,只关心以维度进行汇总聚合结果的场景。如果只使用普通的MergeTree的话,无论是存储空间的开销,还是查询时临时聚合的开销都比较大。ClickHouse 为了这种场景,提供了一种能够“预聚合”的引擎 SummingMergeTree
1、案例演示
(1)创建表
create table t_order_smt(
id UInt32,
sku_id String,
total_amount Decimal(16,2) ,
create_time Datetime
) engine =SummingMergeTree(total_amount)
partition by toYYYYMMDD(create_time)
primary key (id)
order by (id,sku_id );
(2)插入数据
insert into t_order_smt values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 11:00:00'),
(102,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(102,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',12000.00,'2020-06-01 13:00:00'),
(102,'sku_002',600.00,'2020-06-02 12:00:00');
(3)执行第一次查询
select * from t_order_smt;
(4)手动合并
OPTIMIZE TABLE t_order_smt FINAL;
(5)再执行一次查询
select * from t_order_smt;
2、通过结果可以得到以下结论
3、开发建议
设计聚合表的话,唯一键值、流水号可以去掉,所有字段全部是维度、度量或者时间戳。
4、问题
能不能直接执行以下 SQL 得到汇总值
select total_amount from XXX where province_name=’’ and create_date=’xxx’
不行,可能会包含一些还没来得及聚合的临时明细,如果要是获取汇总值,还是需要使用 sum 进行聚合,这样效率会有一定的提高,但本身 ClickHouse 是列式存储的,效率提升有限,不会特别明显。
select sum(total_amount) from province_name=’’ and create_date=‘xxx’
基本上来说传统关系型数据库(以 MySQL 为例)的 SQL 语句,ClickHouse 基本都支持,这里不会从头讲解 SQL 语法只介绍 ClickHouse 与标准 SQL(MySQL)不一致的地方。
基本与标准 SQL(MySQL)基本一致
(1)标准
insert into [table_name] values(…),(….)
(2)从表到表的插入
insert into [table_name] select a,b,c from [table_name_2]
ClickHouse 提供了 Delete 和 Update 的能力,这类操作被称为 Mutation 查询,它可以看做 Alter 的一种。虽然可以实现修改和删除,但是和一般的 OLTP 数据库不一样,Mutation 语句是一种很“重”的操作,而且不支持事务。
“重”的原因主要是每次修改或者删除都会导致放弃目标数据的原有分区,重建新分区。所以尽量做批量的变更,不要进行频繁小数据的操作。
1、删除操作
alter table t_order_smt delete where sku_id ='sku_001';
2、修改操作
alter table t_order_smt update total_amount=toDecimal32(2000.00,2) where id
=102;
由于操作比较“重”,所以 Mutation 语句分两步执行,同步执行的部分其实只是进行
新增数据新增分区和并把旧分区打上逻辑上的失效标记。直到触发分区合并的时候,才会删
除旧数据释放磁盘空间,一般不会开放这样的功能给用户,由管理员完成。
ClickHouse 基本上与标准 SQL 差别不大
1、插入数据
alter table t_order_mt delete where 1=1;
insert into t_order_mt values
(101,'sku_001',1000.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(101,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(103,'sku_004',2500.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(104,'sku_002',2000.00,'2020-06-01 12:00:00'),
(105,'sku_003',600.00,'2020-06-02 12:00:00'),
(106,'sku_001',1000.00,'2020-06-04 12:00:00'),
(107,'sku_002',2000.00,'2020-06-04 12:00:00'),
(108,'sku_004',2500.00,'2020-06-04 12:00:00'),
(109,'sku_002',2000.00,'2020-06-04 12:00:00'),
(110,'sku_003',600.00,'2020-06-01 12:00:00');
2、with rollup:从右至左去掉维度进行小计
select id , sku_id,sum(total_amount) from t_order_mt group by
id,sku_id with rollup;
3、with cube : 从右至左去掉维度进行小计,再从左至右去掉维度进行小计
select id , sku_id,sum(total_amount) from t_order_mt group by id,sku_id with cube;
4、with totals: 只计算合计
select id , sku_id,sum(total_amount) from t_order_mt group by id,sku_id with totals;
同 MySQL 的修改字段基本一致
1、新增字段
alter table tableName add column newcolname String after col1;
2、修改字段类型
alter table tableName modify column newcolname String;
3、删除字段
alter table tableName drop column newcolname;
clickhouse-client --query "select * from t_order_mt where
create_time='2020-06-01 12:00:00'" --format CSVWithNames>
/opt/module/data/rs1.csv
更多支持格式参照:https://clickhouse.tech/docs/en/interfaces/formats/