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ClickHouse核心功能介紹

  • 完備的DBMS功能

    ClickHouse擁有完備的DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System），基本功能如下所示：

    DDL（數(shù)據(jù)定義語言）：可以動態(tài)地創(chuàng)建、修改或刪除數(shù)據(jù)庫、表和視圖，而無須重啟服務(wù)。

    DML（數(shù)據(jù)操作語言）：可以動態(tài)查詢、插入、修改或刪除數(shù)據(jù)。

    權(quán)限控制：可以按照用戶粒度設(shè)置數(shù)據(jù)庫或者表的操作權(quán)限，保障數(shù)據(jù)的安全性。

    數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)：提供了數(shù)據(jù)備份導(dǎo)出與導(dǎo)入恢復(fù)機(jī)制，滿足生產(chǎn)環(huán)境的要求。

    分布式管理：提供集群模式，能夠自動管理多個數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)。

    ClickHouse擁有完備的DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System），基本功能如下所示：

    DDL（數(shù)據(jù)定義語言）：可以動態(tài)地創(chuàng)建、修改或刪除數(shù)據(jù)庫、表和視圖，而無須重啟服務(wù)。

    DML（數(shù)據(jù)操作語言）：可以動態(tài)查詢、插入、修改或刪除數(shù)據(jù)。

    權(quán)限控制：可以按照用戶粒度設(shè)置數(shù)據(jù)庫或者表的操作權(quán)限，保障數(shù)據(jù)的安全性。

    數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)：提供了數(shù)據(jù)備份導(dǎo)出與導(dǎo)入恢復(fù)機(jī)制，滿足生產(chǎn)環(huán)境的要求。

    分布式管理：提供集群模式，能夠自動管理多個數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)。

  • 列式存儲與數(shù)據(jù)壓縮

    ClickHouse是一款使用列式存儲的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)按列進(jìn)行組織，屬于同一列的數(shù)據(jù)會被保存在一起，列與列之間也會由不同的文件分別保存。

    在執(zhí)行數(shù)據(jù)查詢時，列式存儲可以減少數(shù)據(jù)掃描范圍和數(shù)據(jù)傳輸時的大小，提高了數(shù)據(jù)查詢的效率。

    ClickHouse是一款使用列式存儲的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)按列進(jìn)行組織，屬于同一列的數(shù)據(jù)會被保存在一起，列與列之間也會由不同的文件分別保存。

    在執(zhí)行數(shù)據(jù)查詢時，列式存儲可以減少數(shù)據(jù)掃描范圍和數(shù)據(jù)傳輸時的大小，提高了數(shù)據(jù)查詢的效率。

  • 向量化執(zhí)行引擎

    ClickHouse利用CPU的SIMD指令實(shí)現(xiàn)了向量化執(zhí)行。SIMD的全稱是Single Instruction Multiple Data，即用單條指令操作多條數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)并行以提高性能的一種實(shí)現(xiàn)方式 ( 其他的還有指令級并行和線程級并行 )，它的原理是在CPU寄存器層面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行操作。

    ClickHouse利用CPU的SIMD指令實(shí)現(xiàn)了向量化執(zhí)行。SIMD的全稱是Single Instruction Multiple Data，即用單條指令操作多條數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)并行以提高性能的一種實(shí)現(xiàn)方式 ( 其他的還有指令級并行和線程級并行 )，它的原理是在CPU寄存器層面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行操作。

  • 關(guān)系模型與SQL查詢

    ClickHouse完全使用SQL作為查詢語言，提供了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的SQL查詢接口，使得現(xiàn)有的第三方分析可視化系統(tǒng)可以輕松與它集成對接。

    同時ClickHouse使用了關(guān)系模型，所以將構(gòu)建在傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫之上的系統(tǒng)遷移到ClickHouse的成本會變得更低。

    ClickHouse完全使用SQL作為查詢語言，提供了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的SQL查詢接口，使得現(xiàn)有的第三方分析可視化系統(tǒng)可以輕松與它集成對接。

    同時ClickHouse使用了關(guān)系模型，所以將構(gòu)建在傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫之上的系統(tǒng)遷移到ClickHouse的成本會變得更低。

  • 數(shù)據(jù)分片與分布式查詢

    ClickHouse集群由一到多個分片組成，而每個分片則對應(yīng)了ClickHouse的一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)。分片的數(shù)量上限取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)量（一個分片只能對應(yīng)一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)）。

    ClickHouse提供了本地表 （Local Table）與分布式表 （Distributed Table）的概念。一張本地表等同于一份數(shù)據(jù)的分片。而分布式表本身不存儲任何數(shù)據(jù)，它是本地表的訪問代理，其作用類似分庫中間件。借助分布式表，能夠代理訪問多個數(shù)據(jù)分片，從而實(shí)現(xiàn)分布式查詢。

    ClickHouse集群由一到多個分片組成，而每個分片則對應(yīng)了ClickHouse的一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)。分片的數(shù)量上限取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)量（一個分片只能對應(yīng)一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)）。

    ClickHouse提供了本地表 （Local Table）與分布式表 （Distributed Table）的概念。一張本地表等同于一份數(shù)據(jù)的分片。而分布式表本身不存儲任何數(shù)據(jù)，它是本地表的訪問代理，其作用類似分庫中間件。借助分布式表，能夠代理訪問多個數(shù)據(jù)分片，從而實(shí)現(xiàn)分布式查詢。

ClickHouse應(yīng)用場景

ClickHouse適合對結(jié)構(gòu)定義良好并且不可變的事件/日志流進(jìn)行分析。

  • 適用場景

    1、網(wǎng)絡(luò)/APP流量分析

    2、用戶行為記錄分析

    3、人群預(yù)估、人群畫像

    4、商業(yè)智能（BI）

    5、監(jiān)控系統(tǒng)

    6、大寬表，單表聚合查詢

    1、網(wǎng)絡(luò)/APP流量分析

    2、用戶行為記錄分析

    3、人群預(yù)估、人群畫像

    4、商業(yè)智能（BI）

    5、監(jiān)控系統(tǒng)

    6、大寬表，單表聚合查詢

  • 不適用場景

    1、OLTP

    2、key-value高頻訪問

    3、文檔存儲

    4、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

    5、稀疏索引使得不適合通過其鍵檢索單行的點(diǎn)查詢

    6、不適合頻繁更新和刪除的場景

    1、OLTP

    2、key-value高頻訪問

    3、文檔存儲

    4、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

    5、稀疏索引使得不適合通過其鍵檢索單行的點(diǎn)查詢

    6、不適合頻繁更新和刪除的場景

ClickHouse開源增強(qiáng)特性

MRS ClickHouse具備集群模式升級、平滑彈性擴(kuò)容、高可用HA部署等優(yōu)勢能力，相關(guān)介紹如下：

1、集群模式升級

如下圖所示，多個ClickHouse節(jié)點(diǎn)組成的集群，沒有中心節(jié)點(diǎn)，更多的是一個靜態(tài)資源池的概念，業(yè)務(wù)要使用ClickHouse集群模式，需要預(yù)先在各個節(jié)點(diǎn)的配置文件中定義cluster信息，等所有參與的節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識，業(yè)務(wù)才可以正確的交互訪問，也就是說配置文件中的cluster才是通常理解的“集群”概念。

常見的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，隱藏了表級以下的數(shù)據(jù)分區(qū)、副本存儲等細(xì)節(jié)，用戶是無感知的，而ClickHouse則要求用戶主動來規(guī)劃和定義數(shù)據(jù)分片（shard）、分區(qū)（partition）、副本（replica）位置等詳細(xì)配置。它的這種類似“手動擋”的屬性，給用戶帶來極不友好的體驗(yàn)，所以MRS服務(wù)的ClickHouse實(shí)例對這些工作做了統(tǒng)一的打包處理，適配成了“自動擋”，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，靈活易用。具體部署形態(tài)上，一個ClickHouse實(shí)例將包含3個Zookeeper節(jié)點(diǎn)和多個ClickHouse節(jié)點(diǎn)，采用Dedicated Replica模式，數(shù)據(jù)雙副本高可靠。

2、平滑的彈性擴(kuò)容能力

隨著業(yè)務(wù)的快速增長，面對集群存儲容量或者CPU計(jì)算資源接近極限等場景，MRS服務(wù)提供了ClickHouse數(shù)據(jù)遷移工具，該工具可以將某幾個ClickHouseServer實(shí)例節(jié)點(diǎn)上的一個或多個MergeTree引擎分區(qū)表的部分分區(qū)遷移至其他ClickHouseServer節(jié)點(diǎn)上相同的表中，以便保障業(yè)務(wù)可用性，實(shí)現(xiàn)了更加平滑的擴(kuò)容能力。

在用戶對集群進(jìn)行擴(kuò)容ClickHouse節(jié)點(diǎn)時，可以使用該工具將原節(jié)點(diǎn)上的部分?jǐn)?shù)據(jù)遷移至新增節(jié)點(diǎn)上，從而達(dá)到擴(kuò)容后的數(shù)據(jù)均衡。

3、高可用HA部署架構(gòu)

MRS服務(wù)提供了基于ELB（Elastic Load Balance）的HA部署架構(gòu)，可以將用戶訪問流量自動分發(fā)到多臺后端節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)展系統(tǒng)對外的服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)更高水平的應(yīng)用容錯。如下圖所示，客戶端應(yīng)用請求集群時，使用ELB來進(jìn)行流量分發(fā)，通過ELB的輪詢機(jī)制，寫不同節(jié)點(diǎn)上的本地表，讀不同節(jié)點(diǎn)上的分布式表，這樣，無論集群寫入的負(fù)載、讀的負(fù)載以及應(yīng)用接入的高可用性都具備了有力的保障。

ClickHouse集群發(fā)放成功后，每個ClickHouse實(shí)例節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個副本replica，兩個副本組成一個shard邏輯分片。