InfluxDB 2 介绍与使用 flux查询 数据可视化

一、关键概念

相比V1 移除了database 和 RP，增加了bucket。

V2具有以下几个概念：

timestamp、field key、field value、field set、tag key、tag value、tag set、measurement、series、point、bucket、bucket schema、organization

新增的概念：

bucket：所有 InfluxDB 数据都存储在一个存储桶中。一个桶结合了数据库的概念和存储周期（时间每个数据点仍然存在持续时间）。一个桶属于一个组织

bucket schema：具有明确的schema-type的存储桶需要为每个度量指定显式架构。测量包含标签、字段和时间戳。显式模式限制了可以写入该度量的数据的形状。

organization：InfluxDB组织是一组用户的工作区。所有仪表板、任务、存储桶和用户都属于一个组织。

二、系统结构

数据模式：InfluxDB数据元素存储在时间结构合并树 (TSM)和时间序列索引 (TSI)文件中，以有效压缩存储的数据。

默认路径：

Engine path	~/.influxdbv2/engine/	InfluxDB 存储时序数据的位置
Bolt path	~/.influxdbv2/influxd.bolt	非时间序列数据的基于文件的键值存储
Configs path	~/.influxdbv2/configs	配置文件(configs) 的文件路径

文件目录结构：

~/.influxdbv2/

• engine/
  • data/
    • TSM directories and files
  • wal/
    • WAL directories and files
• configs
• influxd.bolt

Influxdb分片和分片组

InfluxDB在将数据存储到磁盘时将时间序列数据组织成分片。分片被分组到分片组中

表示具有4d 保留期 和1d 分片组持续时间的存储桶：

分片删除：InfluxDB保留强制执行服务会例行检查早于其存储桶保留期的分片组。一旦分片组的开始时间超过存储桶的保留期，InfluxDB 将删除该分片组以及关联的分片和 TSM 文件(在具有无限保留期的存储桶中，分片无限期地保留在磁盘上)。

系统存储桶

_monitoring system bucket : 该_monitoring系统桶存储InfluxDB数据用于 监控数据并发送警报。数据保留：7天

_tasks system bucket: 该_tasks系统桶存储与数据InfluxDB任务的执行。数据保留：1天

标签和字段描述详见：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/reference/internals/system-buckets/

三、配置文件

当influxd启动时，它会在当前工作目录检查一个名为config.*的文件。

支持以下语法：

• YAML (.yaml, .yml)
• TOML (.toml)
• JSON (.json)

配置选项(日志、并发压缩…)：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/reference/config-options/

四、Flux查询语句

Flux 是 InfluxData 的功能性数据脚本语言，设计用于查询、分析和处理数据，它是InfluxQL 和其他类似 SQL 的查询语言的替代品。

设计原则：受Javascript 启发，旨在设计出可用、可读、灵活、可组合、可测试、可贡献和可共享的语言。

示例查询：近一小时存储的数据，按cpu度量和cpu=cpu-total标签过滤，以 1 分钟为间隔对数据进行窗口化，并计算每个窗口的平均值

from(bucket:"example-bucket")
|> range(start:-1h)
|> filter(fn:(r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> aggregateWindow(every: 1m, fn: mean)

1>关键概念

Pipe-forward operator （管道转发操作符" |> "）：Flux广泛使用管道转发运算符 “|>” 将操作链接在一起。在每个函数或操作之后，Flux 返回一个包含数据的表或表的集合。管道转发运算符将这些表通过管道输送到下一个函数或操作中，在那里它们将被进一步处理或操作。

Tables ：Flux 构造表格中的所有数据。当数据从数据源流式传输时，Flux 将其格式化为带注释的逗号分隔值 (CSV)，表示表格。然后函数操作或处理它们并输出新表。

Group keys ：每个表都有一个组键(Group keys)，用于描述表的内容。它是一个列列表，表中的每一行都具有相同的值。每行中具有唯一值的列不是组键的一部分。

示例 group key

Group key: [_start, _stop, _field]
             _start:time                      _stop:time           _field:string                      _time:time                  _value:float
------------------------------  ------------------------------  ----------------------  ------------------------------  ----------------------------
2019-04-25T17:33:55.196959000Z  2019-04-25T17:34:55.196959000Z            used_percent  2019-04-25T17:33:56.000000000Z             65.55318832397461
2019-04-25T17:33:55.196959000Z  2019-04-25T17:34:55.196959000Z            used_percent  2019-04-25T17:34:06.000000000Z             65.52391052246094
2019-04-25T17:33:55.196959000Z  2019-04-25T17:34:55.196959000Z            used_percent  2019-04-25T17:34:36.000000000Z              65.536737442016

注意：_time和_value被排除在示例组键之外，它们对于每一行都是唯一的。

2>查询语法

https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/query-data/get-started/query-influxdb/

指定数据源：from(bucket:"example-bucket")

指定时间范围：

使用管道转发运算符 ( |>) 将数据从数据源通过管道传输到range() 函数，该函数指定查询的时间范围。它接受两个参数：start和stop。范围可以是使用相对负持续时间 或使用绝对时间

// Relative time range with start only. Stop defaults to now.
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)

// Relative time range with start and stop
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h, stop: -10m)

//使用绝对时间
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: 2018-11-05T23:30:00Z, stop: 2018-11-06T00:00:00Z)

//过去十五分钟的数据
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -15m)

3>数据过滤：

将范围数据传递到filter()函数中，以根据数据属性或列缩小结果范围。该filter()函数有一个参数 ，fn它需要一个匿名函数，该函数具有基于列或属性过滤数据的逻

// Pattern
(r) => (r.recordProperty comparisonOperator comparisonExpression)

// Example with single filter
(r) => (r._measurement == "cpu")

// Example with multiple filters
(r) => (r._measurement == "cpu") and (r._field != "usage_system" )

//按cpu度量、usage_system字段和cpu-total标记值过滤
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -15m)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)

4>生成指定查询数据

Flux 的yield()函数将过滤后的表作为查询结果输出。

Flux 会yield()在每个脚本的末尾自动假设一个函数，以便输出和可视化数据。yield()只有在同一个 Flux 查询中包含多个查询时，才需要显式调用。每组返回的数据都需要使用该yield()函数命

from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -15m)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> yield()

5>数据转换

使用函数，将数据聚合为平均值、下采样数据等

//更新范围从最后一小时拉取数据
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)

//以五分钟为间隔的窗口化数据
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> window(every: 5m)

//聚合窗口数据
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> window(every: 5m)
|> mean()

//添加时间列到聚合函数
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> window(every: 5m)
|> mean()
|> duplicate(column: "_stop", as: "_time")

//取消窗口聚合表，将所有点收集到一个无限的窗口中
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> window(every: 5m)
|> mean()
|> duplicate(column: "_stop", as: "_time")
|> window(every: inf)

//辅助函数(将聚合或选择器函数应用于固定的时间窗口,通过every指定窗口的持续时间)
from(bucket:"example-bucket")
|> range(start: -1h)
|> filter(fn: (r) =>
    r._measurement == "cpu" and
    r._field == "usage_system" and
    r.cpu == "cpu-total"
)
|> aggregateWindow(every: 5m, fn: mean)

6>语法基础与通量函数

语法基础：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/query-data/get-started/syntax-basics/

通量函数包：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/reference/flux/stdlib/

比如：mean()函数对每个时间窗口内的值求平均值(https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/reference/flux/stdlib/built-in/transformations/aggregates/mean/)

五、可视化数据

https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/visualize-data/visualization-types/

支持的可视化类型：

Band （乐队）：显示随时间变化的数据组的上限和下限

guage（仪表盘）：仪表视图中显示时间序列的单个值最新值

graph（图形）：折线图

Graph + Single Stat（图表+单一统计）：以折线图显示指定的时间序列，并将最近的单个值叠加为一个大数值

heatmap（热图）：显示 x 和 y 轴上的数据分布，其中颜色代表不同的数据点浓度

histogram（直方图）：一种查看数据分布的方法。y 轴专用于计数，x 轴分为 bin

mosaic（马赛克）：化显示时间序列数据中的状态变化

scatter（散点图）：视图使用散点图来显示时间序列数据

single stat（单项统计）： 将指定时间序列的最新值显示为数值

table（表格视图）：表格视图中显示查询结果

本地制造数据，通过图表数据展示案例：

grafana集成数据展示：

结论：

• influxdb控制台提供接入sdk源码，可直接在代码中使用，其他模块可直接在界面操作influxdb，使用体验较好
• influxdb可视化图表数量有限，如果图表无法满足需求，可以选择使用grafana展示数据，总体感觉grafana使用起来更舒适，数据显示更清晰
• flux刚开始不会写，通过控制台操作图表选择属性或函数，可以生成简单的flux语句

附录

官网地址：https://docs.influxdata.com/influxdb/v2.0/