大数据组件ClickHouse介绍（场景、优劣势、性能）

简介

clickhouse是一个高性能的列式存储分析数据库管理系统，由俄罗斯搜索引擎公司yandex开发。

clickhouse具有以下特点

• 高性能：clickhouse优化了查询和数据压缩算法，支持多维度数据分析和快速聚合查询。
• 分布式：clickhouse采用共享无状态架构，可以轻松实现水平扩展，并且支持数据分片、复制等功能。
• 可扩展性：clickhouse的内部存储格式非常灵活，可以根据需要添加或删除新的字段，支持pb级别的数据存储。

使用场景

clickhouse适用于以下场景：

• 海量数据处理：clickhouse可以轻松处理数十亿行的数据，并在秒级别内返回查询结果。尤其对于大批量数据的入库和存储，以及后续的统计分析，clickhouse可以提供很好的支撑。
• 复杂查询：clickhouse支持多种聚合函数和窗口函数，可以进行各种复杂的数据分析和查询操作。
• 实时数据分析：clickhouse支持实时数据导入和查询，可以在毫秒级别内完成大规模实时数据分析任务。它对于海量数据的查询速度，相比关系型数据库MySQL/PostgreSQL，提升了不止一个数量级。
• 总结一下，clickhouse适用于海量数据的写入、存储与查询分析，例如前端设备数据、日志数据、网页浏览数据等。

优势与劣势

优势

相比传统的关系型数据库管理系统，clickhouse具有以下优势：

• 查询速度快：clickhouse采用列式存储和数据压缩技术，可以大幅提升查询速度。
• 水平扩展方便：clickhouse采用共享无状态架构，可以轻松实现水平扩展。
• 数据安全性高：clickhouse支持数据分片和复制功能，可以确保数据的可用性和安全性。
• 存储成本低：相对于关系型数据库MySQL/PostgreSQL，文本数据库MongoDB，搜索引擎Elasticsearch，clickhouse是列式数据库压缩存储，且压缩比很高，能节省存储成本。

劣势

相比传统的关系型数据库管理系统，clickhouse也存在一些劣势：

• 对修改操作支持度不够：clickhouse适用于海量数据的写入与存储，但是不适合与需要经常修改变动的业务数据，数据修改可能会涉及大量part操作，也不会很实时的生效。
• 不支持事务：clickhouse不支持acid事务，对于需要事务支持的场景并不适合。
• 数据导入速度较慢：clickhouse在数据导入方面的表现并不优秀，如果需要大规模导入数据，则需要考虑额外的优化。clickhouse不建议频繁的写入，而是建议一大批数据一次写入。
• 复杂性：clickhouse是构建在高度优化和复杂数据结构之上的，这使得它需要更多的学习和经验才能正确地使用。对于初学者来说，它可能会有点困难。对于开发和生产使用，建议先从单节点clickhouse开始，单节点的clickhouse也足以支撑相当数量级的业务需求了。
• 查询限制：虽然clickhouse可以处理大型数据集，但它在某些查询方面存在限制。例如，它对join的支持不太友好，当然，对于大表join，无论哪个数据库都是要慎重处理的。
• 缺乏完整性约束：clickhouse没有内置的外键约束或其他完整性约束。因此，在数据输入时，必须谨慎确保数据的准确性和完整性。
• 社区规模：与其他流行的开源数据库相比，clickhouse的社区还相对较小。这意味着可能很难找到足够的技术支持或资源，以及扩展其功能等方面的帮助。

性能

单个查询吞吐量

• 如果数据被放置在page cache中，则一个不太复杂的查询在单个服务器上大约能够以2-10GB／s（未压缩）的速度进行处理（对于简单的查询，速度可以达到30GB／s）。
• 如果数据没有在page cache中的话，那么速度将取决于你的磁盘系统和数据的压缩率。
• 例如，如果一个磁盘允许以400MB／s的速度读取数据，并且数据压缩率是3，则数据的处理速度为1.2GB/s。这意味着，如果你是在提取一个10字节的列，那么它的处理速度大约是1-2亿行每秒。
• 对于分布式处理，处理速度几乎是线性扩展的，但这受限于聚合或排序的结果不是那么大的情况下。

处理短查询的延时时间

• 数据被page cache缓存的情况下，它的延迟应该小于50毫秒(最佳情况下应该小于10毫秒)。
• 否则，延迟取决于数据的查找次数。
• 延迟可以通过以下公式计算得知： 查找时间（10 ms）* 查询的列的数量 * 查询的数据块的数量。

处理大量短查询

• ClickHouse可以在单个服务器上每秒处理数百个查询（在最佳的情况下最多可以处理数千个）
• 但是由于这不适用于分析型场景。建议每秒最多查询100次。

数据写入性能

• 建议每次写入不少于1000行的批量写入，或每秒不超过一个写入请求
• 当使用tab-separated格式将一份数据写入到MergeTree表中时，写入速度大约为50到200MB/s。
• 如果您写入的数据每行为1Kb，那么写入的速度为50，000到200，000行每秒。如果您的行更小，那么写入速度将更高。
• 为了提高写入性能，您可以使用多个INSERT进行并行写入，这将带来线性的性能提升。

查询性能

• count: 千万级别，500毫秒，1亿 800毫秒 2亿 900毫秒 3亿 1.1秒
• group: 百万级别 200毫米，千万 1秒，1亿 10秒，2亿 20秒，3亿 30秒
• join：千万-10万 600 毫秒， 千万 -百万：10秒，千万-千万 150秒
• ClickHouse并非无所不能，查询语句需要不断的调优，可能与查询条件有关，不同的查询条件表是左join还是右join也是很有讲究的。