【clickhouse專欄】clickhouse效能為何如此卓越

字母哥部落格發表於2022-06-07

在《clickhouse專欄》上一篇文章中《資料庫、資料倉儲之間的區別與聯絡》,我們介紹了什麼是資料庫,什麼是資料倉儲,二者的區別聯絡。clickhouse的定位是“資料倉儲”,所以理解了上一篇的內容,其實就能夠知道clickhouse適用於什麼樣的應用場景,不適合什麼樣的應用場景。
下面本節我們就來繼續為大家介紹clickhouse的一些非常有意義的特性,來幫助大家更深入的理解ck的應用場景,以及它為什麼被稱為“效能怪獸”。
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一、列式資料儲存

clickhouse的效能之所以彪悍,其列式儲存設計是非常重要的原因之一。給大家舉一個例子,假如我們現在有一張學生資訊表student

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1小紅7
2小明8
3lucy7

如果這張表採用行式資料儲存,其在磁碟上的結構是下面這樣的:

如果這張表採用列式資料儲存,其在磁碟上的結構是下面這樣的:

對比上面的兩張圖我們可以看到,採用列式儲存的優點。

  • 比如:我們查詢學生年齡的最大值,列式資料存儲只需要定位到年齡那一列的起始地址,然後順序讀取資料進行排序計算即可。而行式資料儲存的方式,因為年齡這一欄位的資料單元不是連續的,需要根據索引不斷的定址,或者全表掃描才能獲取到所有的年齡資料。所以在採用列式儲存時,我們需要針對某一列進行查詢過濾、統計計算效能就遠勝於行式資料儲存方式
  • 另外,因為資料庫的設計一列的資料通常是同一種資料型別,列式資料儲存有比行式儲存高達10倍以上的壓縮比,節省了大量的磁碟及記憶體空間,可以有效降低伺服器成本。

二、支援SQL並且效能卓越

目前開源世界裡的大部分的列式儲存資料庫是不支援SQL的,即使很多號稱支援SQL,其實支援SQL也是偽SQL,並且支援能力有限。

但是經過筆者的實驗,clikhouse對於標準SQL的支援已經可以與傳統的關係型資料庫媲美,雖然對於資料倉儲click house,我更建議大家使用寬表進行資料儲存,但是不代表ck不具備多表關聯查詢的能力。

可以訪問:https://clickhouse.com/benchm... ,獲取click house官方線上的針對各種資料統計型SQL的效能對比。

三、分散式分片儲存叢集

clikhouse不僅支援單機模式,也支援分散式分片資料儲存的叢集模式。資料以分片的行式,儲存在多臺伺服器節點上面,因此ck可以利用叢集伺服器的規模計算能力,快速的做出資料統計結果的響應。ck資料分片分散式儲存的機制,使得clickhouse具備了橫向擴充套件,海量資料分析處理的能力。

資料分片包括很多的方式,比如:資料隨機寫入不同伺服器分片儲存上、資料被髮往指定的伺服器分片儲存之上、資料按照hash值進行分片、當然我們還可以自定義資料分片的方式。

分散式資料儲存將資料分散到叢集內的各個伺服器上(以分片(shard)的行式存在),為了保證資料的安全,每一個分片又有多個副本(replica),副本也是分散式儲存的,這樣即使部分伺服器當機,仍然可以保障ck叢集可用。

四、 支援按序儲存

與傳統的RMDB資料庫不同的是,clickhouse支援在建表的時候就通過sort by關鍵字指定排序欄位。這樣在資料入表的時候,實際是先進行了排序操作,按照排序欄位進行排序後的資料有序存放。
後續在進行資料查詢、過濾、統計的時候,就能夠有效的、快速的獲取連續的資料塊中的資料,提升查詢統計的效能。這種按序儲存的特性其實還是有非常廣泛的應用場景的,比如:股票K線圖都是按照交易日時間排序的,預設排序欄位、按序儲存有效的提升了統計效能。

五、支援資料TTL

在資料統計分析的資料庫中,通常我們需要資料TTL能力,也就是說:某些資料達到一定的儲存週期之後自動刪除。ck就提供了這種能力,降低了系統運維人員的工作難度。

ck支援以下幾種粒度的TTL

  • 列級別TTL:為某一列設定TTL時間,當這一列中的部分資料過期之後,列值會被自動替換為預設值,全部資料過期之後會自動刪除該列。
  • 行級別TTL:為某一行設定TTL時間,當某一行過期後,會直接刪除該行。
  • 分割槽級別TTL:ck支援資料分割槽並設定TTL時間,當分割槽過期後,會直接刪除該分割槽。

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