1.1 Milliarden Taxifahrten: ClickHouse-Cluster mit 108 Kernen

Die Übersetzung des Artikels wurde speziell für die Studierenden des Kurses erstellt Dateningenieur.

1.1 Milliarden Taxifahrten: ClickHouse-Cluster mit 108 Kernen

Clickhouse ist eine Open-Source-Säulendatenbank. Es ist eine großartige Umgebung, in der Hunderte von Analysten schnell detaillierte Daten abfragen können, selbst wenn täglich Dutzende Milliarden neue Datensätze eingegeben werden. Die Infrastrukturkosten zur Unterstützung eines solchen Systems könnten bis zu 100 US-Dollar pro Jahr betragen, je nach Nutzung sogar die Hälfte davon. Zu einem Zeitpunkt enthielt die ClickHouse-Installation von Yandex Metrics 10 Billionen Datensätze. Neben Yandex war ClickHouse auch mit Bloomberg und Cloudflare erfolgreich.

Vor zwei Jahren habe ich verbracht vergleichende Analyse Datenbanken mit einer Maschine, und es wurde das schnellste kostenlose Datenbanksoftware, die ich je gesehen habe. Seitdem haben die Entwickler nicht aufgehört, Funktionen hinzuzufügen, darunter die Unterstützung für Kafka-, HDFS- und ZStandard-Komprimierung. Letztes Jahr haben sie Unterstützung für kaskadierende Komprimierungsmethoden hinzugefügt Delta-aus-Delta Codierung wurde möglich. Bei der Komprimierung von Zeitreihendaten können Gauge-Werte mithilfe der Delta-Kodierung gut komprimiert werden. Für Zähler wäre es jedoch besser, die Delta-für-Delta-Kodierung zu verwenden. Eine gute Komprimierung ist zum Schlüssel für die Leistung von ClickHouse geworden.

ClickHouse besteht aus 170 Zeilen C++-Code, ausgenommen Bibliotheken von Drittanbietern, und ist eine der kleinsten verteilten Datenbankcodebasen. Im Vergleich dazu unterstützt SQLite keine Verteilung und besteht aus 235 Zeilen C-Code. Zum jetzigen Zeitpunkt haben 207 Ingenieure zu ClickHouse beigetragen, und die Intensität der Commits hat in letzter Zeit zugenommen.

Im März 2017 begann ClickHouse mit der Durchführung Änderungsprotokoll als einfache Möglichkeit, den Überblick über die Entwicklung zu behalten. Außerdem wurde die monolithische Dokumentationsdatei in eine Markdown-basierte Dateihierarchie aufgeteilt. Probleme und Funktionen werden über GitHub verfolgt und im Allgemeinen ist die Software in den letzten Jahren viel zugänglicher geworden.

In diesem Artikel werde ich einen Blick auf die Leistung eines ClickHouse-Clusters auf AWS EC2 mit 36-Core-Prozessoren und NVMe-Speicher werfen.

UPDATE: Eine Woche nach der ursprünglichen Veröffentlichung dieses Beitrags habe ich den Test mit einer verbesserten Konfiguration erneut durchgeführt und viel bessere Ergebnisse erzielt. Dieser Beitrag wurde aktualisiert, um diese Änderungen widerzuspiegeln.

Starten eines AWS EC2-Clusters

Ich werde für diesen Beitrag drei c5d.9xlarge EC2-Instanzen verwenden. Jeder von ihnen enthält 36 virtuelle CPUs, 72 GB RAM, 900 GB NVMe-SSD-Speicher und unterstützt ein 10-Gigabit-Netzwerk. Bei Betrieb auf Abruf kosten sie in der Region EU-West-1,962 jeweils 1 US-Dollar pro Stunde. Als Betriebssystem verwende ich Ubuntu Server 16.04 LTS.

Die Firewall ist so konfiguriert, dass jede Maschine ohne Einschränkungen miteinander kommunizieren kann und nur meine IPv4-Adresse von SSH im Cluster auf die Whitelist gesetzt wird.

NVMe-Laufwerk im Betriebsbereitschaftszustand

Damit ClickHouse funktioniert, erstelle ich auf jedem der Server ein Dateisystem im EXT4-Format auf einem NVMe-Laufwerk.

$ sudo mkfs -t ext4 /dev/nvme1n1
$ sudo mkdir /ch
$ sudo mount /dev/nvme1n1 /ch

Sobald alles konfiguriert ist, können Sie den Mount-Punkt und die 783 GB verfügbaren Speicherplatz auf jedem System sehen.

$ lsblk

NAME        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
loop0         7:0    0  87.9M  1 loop /snap/core/5742
loop1         7:1    0  16.5M  1 loop /snap/amazon-ssm-agent/784
nvme0n1     259:1    0     8G  0 disk
└─nvme0n1p1 259:2    0     8G  0 part /
nvme1n1     259:0    0 838.2G  0 disk /ch

$ df -h

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev             35G     0   35G   0% /dev
tmpfs           6.9G  8.8M  6.9G   1% /run
/dev/nvme0n1p1  7.7G  967M  6.8G  13% /
tmpfs            35G     0   35G   0% /dev/shm
tmpfs           5.0M     0  5.0M   0% /run/lock
tmpfs            35G     0   35G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/loop0       88M   88M     0 100% /snap/core/5742
/dev/loop1       17M   17M     0 100% /snap/amazon-ssm-agent/784
tmpfs           6.9G     0  6.9G   0% /run/user/1000
/dev/nvme1n1    825G   73M  783G   1% /ch

Der Datensatz, den ich in diesem Test verwende, ist ein Datendump, den ich aus 1.1 Milliarden Taxifahrten in New York City über einen Zeitraum von sechs Jahren erstellt habe. Auf dem Blog Eine Milliarde Taxifahrten in Redshift Einzelheiten dazu, wie ich diesen Datensatz gesammelt habe. Sie werden in AWS S3 gespeichert, daher werde ich die AWS CLI mit meinen Zugriffs- und Geheimschlüsseln konfigurieren.

$ sudo apt update
$ sudo apt install awscli
$ aws configure

Ich stelle das Limit für gleichzeitige Anfragen des Clients auf 100 ein, damit Dateien schneller heruntergeladen werden als in den Standardeinstellungen.

$ aws configure set 
    default.s3.max_concurrent_requests 
    100

Ich lade den Taxifahrtdatensatz von AWS S3 herunter und speichere ihn auf einem NVMe-Laufwerk auf dem ersten Server. Dieser Datensatz ist ca. 104 GB groß und liegt im GZIP-komprimierten CSV-Format vor.

$ sudo mkdir -p /ch/csv
$ sudo chown -R ubuntu /ch/csv
$ aws s3 sync s3://<bucket>/csv /ch/csv

ClickHouse-Installation

Ich werde die OpenJDK-Distribution für Java 8 installieren, da sie zum Ausführen von Apache ZooKeeper erforderlich ist, der für eine verteilte Installation von ClickHouse auf allen drei Computern erforderlich ist.

$ sudo apt update
$ sudo apt install 
    openjdk-8-jre 
    openjdk-8-jdk-headless

Dann setze ich die Umgebungsvariable JAVA_HOME.

$ sudo vi /etc/profile
 
export JAVA_HOME=/usr
 
$ source /etc/profile

Ich werde dann das Paketverwaltungssystem von Ubuntu verwenden, um ClickHouse 18.16.1, Glances und ZooKeeper auf allen drei Maschinen zu installieren.

$ sudo apt-key adv 
    --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 
    --recv E0C56BD4
$ echo "deb http://repo.yandex.ru/clickhouse/deb/stable/ main/" | 
    sudo tee /etc/apt/sources.list.d/clickhouse.list
$ sudo apt-get update

$ sudo apt install 
    clickhouse-client 
    clickhouse-server 
    glances 
    zookeeperd

Ich werde ein Verzeichnis für ClickHouse erstellen und auch einige Konfigurationsüberschreibungen auf allen drei Servern vornehmen.

$ sudo mkdir /ch/clickhouse
$ sudo chown -R clickhouse /ch/clickhouse

$ sudo mkdir -p /etc/clickhouse-server/conf.d
$ sudo vi /etc/clickhouse-server/conf.d/taxis.conf

Dies sind die Konfigurationsüberschreibungen, die ich verwenden werde.

<?xml version="1.0"?>
<yandex>
    <listen_host>0.0.0.0</listen_host>
    <path>/ch/clickhouse/</path>

 <remote_servers>
        <perftest_3shards>
            <shard>
                <replica>
                    <host>172.30.2.192</host>
                    <port>9000</port>
                 </replica>
            </shard>
            <shard>
                 <replica>
                    <host>172.30.2.162</host>
                    <port>9000</port>
                 </replica>
            </shard>
            <shard>
                 <replica>
                    <host>172.30.2.36</host>
                    <port>9000</port>
                 </replica>
            </shard>
        </perftest_3shards>
    </remote_servers>

  <zookeeper-servers>
        <node>
            <host>172.30.2.192</host>
            <port>2181</port>
        </node>
        <node>
            <host>172.30.2.162</host>
            <port>2181</port>
        </node>
        <node>
            <host>172.30.2.36</host>
            <port>2181</port>
        </node>
    </zookeeper-servers>

 <macros>
        <shard>03</shard>
        <replica>01</replica>
    </macros>
</yandex>

Ich werde dann ZooKeeper und den ClickHouse-Server auf allen drei Maschinen ausführen.

$ sudo /etc/init.d/zookeeper start
$ sudo service clickhouse-server start

Hochladen von Daten auf ClickHouse

Auf dem ersten Server werde ich eine Trip-Tabelle erstellen (trips), das mithilfe der Log-Engine einen Datensatz von Taxifahrten speichert.

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0
 
CREATE TABLE trips (
    trip_id                 UInt32,
    vendor_id               String,

    pickup_datetime         DateTime,
    dropoff_datetime        Nullable(DateTime),

    store_and_fwd_flag      Nullable(FixedString(1)),
    rate_code_id            Nullable(UInt8),
    pickup_longitude        Nullable(Float64),
    pickup_latitude         Nullable(Float64),
    dropoff_longitude       Nullable(Float64),
    dropoff_latitude        Nullable(Float64),
    passenger_count         Nullable(UInt8),
    trip_distance           Nullable(Float64),
    fare_amount             Nullable(Float32),
    extra                   Nullable(Float32),
    mta_tax                 Nullable(Float32),
    tip_amount              Nullable(Float32),
    tolls_amount            Nullable(Float32),
    ehail_fee               Nullable(Float32),
    improvement_surcharge   Nullable(Float32),
    total_amount            Nullable(Float32),
    payment_type            Nullable(String),
    trip_type               Nullable(UInt8),
    pickup                  Nullable(String),
    dropoff                 Nullable(String),

    cab_type                Nullable(String),

    precipitation           Nullable(Int8),
    snow_depth              Nullable(Int8),
    snowfall                Nullable(Int8),
    max_temperature         Nullable(Int8),
    min_temperature         Nullable(Int8),
    average_wind_speed      Nullable(Int8),

    pickup_nyct2010_gid     Nullable(Int8),
    pickup_ctlabel          Nullable(String),
    pickup_borocode         Nullable(Int8),
    pickup_boroname         Nullable(String),
    pickup_ct2010           Nullable(String),
    pickup_boroct2010       Nullable(String),
    pickup_cdeligibil       Nullable(FixedString(1)),
    pickup_ntacode          Nullable(String),
    pickup_ntaname          Nullable(String),
    pickup_puma             Nullable(String),

    dropoff_nyct2010_gid    Nullable(UInt8),
    dropoff_ctlabel         Nullable(String),
    dropoff_borocode        Nullable(UInt8),
    dropoff_boroname        Nullable(String),
    dropoff_ct2010          Nullable(String),
    dropoff_boroct2010      Nullable(String),
    dropoff_cdeligibil      Nullable(String),
    dropoff_ntacode         Nullable(String),
    dropoff_ntaname         Nullable(String),
    dropoff_puma            Nullable(String)
) ENGINE = Log;

Anschließend extrahiere und lade ich jede der CSV-Dateien in eine Trip-Tabelle (trips). Das Folgende wurde in 55 Minuten und 10 Sekunden abgeschlossen. Nach diesem Vorgang betrug die Größe des Datenverzeichnisses 134 GB.

$ time (for FILENAME in /ch/csv/trips_x*.csv.gz; do
            echo $FILENAME
            gunzip -c $FILENAME | 
                clickhouse-client 
                    --host=0.0.0.0 
                    --query="INSERT INTO trips FORMAT CSV"
        done)

Die Importgeschwindigkeit betrug 155 MB unkomprimierter CSV-Inhalt pro Sekunde. Ich vermute, dass dies an einem Engpass bei der GZIP-Dekomprimierung lag. Es wäre möglicherweise schneller gewesen, alle gzip-Dateien parallel mit xargs zu entpacken und dann die entpackten Daten zu laden. Nachfolgend finden Sie eine Beschreibung dessen, was während des CSV-Importvorgangs gemeldet wurde.

$ sudo glances

ip-172-30-2-200 (Ubuntu 16.04 64bit / Linux 4.4.0-1072-aws)                                                                                                 Uptime: 0:11:42
CPU       8.2%  nice:     0.0%                           LOAD    36-core                           MEM      9.8%  active:    5.20G                           SWAP      0.0%
user:     6.0%  irq:      0.0%                           1 min:    2.24                            total:  68.7G  inactive:  61.0G                           total:       0
system:   0.9%  iowait:   1.3%                           5 min:    1.83                            used:   6.71G  buffers:   66.4M                           used:        0
idle:    91.8%  steal:    0.0%                           15 min:   1.01                            free:   62.0G  cached:    61.6G                           free:        0

NETWORK     Rx/s   Tx/s   TASKS 370 (507 thr), 2 run, 368 slp, 0 oth sorted automatically by cpu_percent, flat view
ens5        136b    2Kb
lo         343Mb  343Mb     CPU%  MEM%  VIRT   RES   PID USER        NI S    TIME+ IOR/s IOW/s Command
                           100.4   1.5 1.65G 1.06G  9909 ubuntu       0 S  1:01.33     0     0 clickhouse-client --host=0.0.0.0 --query=INSERT INTO trips FORMAT CSV
DISK I/O     R/s    W/s     85.1   0.0 4.65M  708K  9908 ubuntu       0 R  0:50.60   32M     0 gzip -d -c /ch/csv/trips_xac.csv.gz
loop0          0      0     54.9   5.1 8.14G 3.49G  8091 clickhous    0 S  1:44.23     0   45M /usr/bin/clickhouse-server --config=/etc/clickhouse-server/config.xml
loop1          0      0      4.5   0.0     0     0   319 root         0 S  0:07.50    1K     0 kworker/u72:2
nvme0n1        0     3K      2.3   0.0 91.1M 28.9M  9912 root         0 R  0:01.56     0     0 /usr/bin/python3 /usr/bin/glances
nvme0n1p1      0     3K      0.3   0.0     0     0   960 root       -20 S  0:00.10     0     0 kworker/28:1H
nvme1n1    32.1M   495M      0.3   0.0     0     0  1058 root       -20 S  0:00.90     0     0 kworker/23:1H

Ich werde Speicherplatz auf dem NVMe-Laufwerk freigeben, indem ich die ursprünglichen CSV-Dateien lösche, bevor ich fortfahre.

$ sudo rm -fr /ch/csv

In Spaltenform konvertieren

Die Log ClickHouse-Engine speichert Daten in einem zeilenorientierten Format. Um Daten schneller abzufragen, konvertiere ich sie mit der MergeTree-Engine in das Spaltenformat.

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0

Das Folgende wurde in 34 Minuten und 50 Sekunden abgeschlossen. Nach diesem Vorgang betrug die Größe des Datenverzeichnisses 237 GB.

CREATE TABLE trips_mergetree
    ENGINE = MergeTree(pickup_date, pickup_datetime, 8192)
    AS SELECT
        trip_id,
        CAST(vendor_id AS Enum8('1' = 1,
                                '2' = 2,
                                'CMT' = 3,
                                'VTS' = 4,
                                'DDS' = 5,
                                'B02512' = 10,
                                'B02598' = 11,
                                'B02617' = 12,
                                'B02682' = 13,
                                'B02764' = 14)) AS vendor_id,
        toDate(pickup_datetime)                 AS pickup_date,
        ifNull(pickup_datetime, toDateTime(0))  AS pickup_datetime,
        toDate(dropoff_datetime)                AS dropoff_date,
        ifNull(dropoff_datetime, toDateTime(0)) AS dropoff_datetime,
        assumeNotNull(store_and_fwd_flag)       AS store_and_fwd_flag,
        assumeNotNull(rate_code_id)             AS rate_code_id,

        assumeNotNull(pickup_longitude)         AS pickup_longitude,
        assumeNotNull(pickup_latitude)          AS pickup_latitude,
        assumeNotNull(dropoff_longitude)        AS dropoff_longitude,
        assumeNotNull(dropoff_latitude)         AS dropoff_latitude,
        assumeNotNull(passenger_count)          AS passenger_count,
        assumeNotNull(trip_distance)            AS trip_distance,
        assumeNotNull(fare_amount)              AS fare_amount,
        assumeNotNull(extra)                    AS extra,
        assumeNotNull(mta_tax)                  AS mta_tax,
        assumeNotNull(tip_amount)               AS tip_amount,
        assumeNotNull(tolls_amount)             AS tolls_amount,
        assumeNotNull(ehail_fee)                AS ehail_fee,
        assumeNotNull(improvement_surcharge)    AS improvement_surcharge,
        assumeNotNull(total_amount)             AS total_amount,
        assumeNotNull(payment_type)             AS payment_type_,
        assumeNotNull(trip_type)                AS trip_type,

        pickup AS pickup,
        pickup AS dropoff,

        CAST(assumeNotNull(cab_type)
            AS Enum8('yellow' = 1, 'green' = 2))
                                AS cab_type,

        precipitation           AS precipitation,
        snow_depth              AS snow_depth,
        snowfall                AS snowfall,
        max_temperature         AS max_temperature,
        min_temperature         AS min_temperature,
        average_wind_speed      AS average_wind_speed,

        pickup_nyct2010_gid     AS pickup_nyct2010_gid,
        pickup_ctlabel          AS pickup_ctlabel,
        pickup_borocode         AS pickup_borocode,
        pickup_boroname         AS pickup_boroname,
        pickup_ct2010           AS pickup_ct2010,
        pickup_boroct2010       AS pickup_boroct2010,
        pickup_cdeligibil       AS pickup_cdeligibil,
        pickup_ntacode          AS pickup_ntacode,
        pickup_ntaname          AS pickup_ntaname,
        pickup_puma             AS pickup_puma,

        dropoff_nyct2010_gid    AS dropoff_nyct2010_gid,
        dropoff_ctlabel         AS dropoff_ctlabel,
        dropoff_borocode        AS dropoff_borocode,
        dropoff_boroname        AS dropoff_boroname,
        dropoff_ct2010          AS dropoff_ct2010,
        dropoff_boroct2010      AS dropoff_boroct2010,
        dropoff_cdeligibil      AS dropoff_cdeligibil,
        dropoff_ntacode         AS dropoff_ntacode,
        dropoff_ntaname         AS dropoff_ntaname,
        dropoff_puma            AS dropoff_puma
    FROM trips;

So sah die Blickausgabe während der Operation aus:

ip-172-30-2-200 (Ubuntu 16.04 64bit / Linux 4.4.0-1072-aws)                                                                                                 Uptime: 1:06:09
CPU      10.3%  nice:     0.0%                           LOAD    36-core                           MEM     16.1%  active:    13.3G                           SWAP      0.0%
user:     7.9%  irq:      0.0%                           1 min:    1.87                            total:  68.7G  inactive:  52.8G                           total:       0
system:   1.6%  iowait:   0.8%                           5 min:    1.76                            used:   11.1G  buffers:   71.8M                           used:        0
idle:    89.7%  steal:    0.0%                           15 min:   1.95                            free:   57.6G  cached:    57.2G                           free:        0

NETWORK     Rx/s   Tx/s   TASKS 367 (523 thr), 1 run, 366 slp, 0 oth sorted automatically by cpu_percent, flat view
ens5         1Kb    8Kb
lo           2Kb    2Kb     CPU%  MEM%  VIRT   RES   PID USER        NI S    TIME+ IOR/s IOW/s Command
                           241.9  12.8 20.7G 8.78G  8091 clickhous    0 S 30:36.73   34M  125M /usr/bin/clickhouse-server --config=/etc/clickhouse-server/config.xml
DISK I/O     R/s    W/s      2.6   0.0 90.4M 28.3M  9948 root         0 R  1:18.53     0     0 /usr/bin/python3 /usr/bin/glances
loop0          0      0      1.3   0.0     0     0   203 root         0 S  0:09.82     0     0 kswapd0
loop1          0      0      0.3   0.1  315M 61.3M 15701 ubuntu       0 S  0:00.40     0     0 clickhouse-client --host=0.0.0.0
nvme0n1        0     3K      0.3   0.0     0     0     7 root         0 S  0:00.83     0     0 rcu_sched
nvme0n1p1      0     3K      0.0   0.0     0     0   142 root         0 S  0:00.22     0     0 migration/27
nvme1n1    25.8M   330M      0.0   0.0 59.7M 1.79M  2764 ubuntu       0 S  0:00.00     0     0 (sd-pam)

Im letzten Test wurden mehrere Spalten umgerechnet und neu berechnet. Ich habe festgestellt, dass einige dieser Funktionen in diesem Datensatz nicht mehr wie erwartet funktionieren. Um dieses Problem zu lösen, habe ich die ungeeigneten Funktionen entfernt und die Daten geladen, ohne sie in detailliertere Typen zu konvertieren.

Verteilung der Daten im gesamten Cluster

Ich werde die Daten auf alle drei Clusterknoten verteilen. Zunächst erstelle ich im Folgenden eine Tabelle auf allen drei Maschinen.

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0

CREATE TABLE trips_mergetree_third (
    trip_id                 UInt32,
    vendor_id               String,
    pickup_date             Date,
    pickup_datetime         DateTime,
    dropoff_date            Date,
    dropoff_datetime        Nullable(DateTime),
    store_and_fwd_flag      Nullable(FixedString(1)),
    rate_code_id            Nullable(UInt8),
    pickup_longitude        Nullable(Float64),
    pickup_latitude         Nullable(Float64),
    dropoff_longitude       Nullable(Float64),
    dropoff_latitude        Nullable(Float64),
    passenger_count         Nullable(UInt8),
    trip_distance           Nullable(Float64),
    fare_amount             Nullable(Float32),
    extra                   Nullable(Float32),
    mta_tax                 Nullable(Float32),
    tip_amount              Nullable(Float32),
    tolls_amount            Nullable(Float32),
    ehail_fee               Nullable(Float32),
    improvement_surcharge   Nullable(Float32),
    total_amount            Nullable(Float32),
    payment_type            Nullable(String),
    trip_type               Nullable(UInt8),
    pickup                  Nullable(String),
    dropoff                 Nullable(String),

    cab_type                Nullable(String),

    precipitation           Nullable(Int8),
    snow_depth              Nullable(Int8),
    snowfall                Nullable(Int8),
    max_temperature         Nullable(Int8),
    min_temperature         Nullable(Int8),
    average_wind_speed      Nullable(Int8),

    pickup_nyct2010_gid     Nullable(Int8),
    pickup_ctlabel          Nullable(String),
    pickup_borocode         Nullable(Int8),
    pickup_boroname         Nullable(String),
    pickup_ct2010           Nullable(String),
    pickup_boroct2010       Nullable(String),
    pickup_cdeligibil       Nullable(FixedString(1)),
    pickup_ntacode          Nullable(String),
    pickup_ntaname          Nullable(String),
    pickup_puma             Nullable(String),

    dropoff_nyct2010_gid    Nullable(UInt8),
    dropoff_ctlabel         Nullable(String),
    dropoff_borocode        Nullable(UInt8),
    dropoff_boroname        Nullable(String),
    dropoff_ct2010          Nullable(String),
    dropoff_boroct2010      Nullable(String),
    dropoff_cdeligibil      Nullable(String),
    dropoff_ntacode         Nullable(String),
    dropoff_ntaname         Nullable(String),
    dropoff_puma            Nullable(String)
) ENGINE = MergeTree(pickup_date, pickup_datetime, 8192);

Dann stelle ich sicher, dass der erste Server alle drei Knoten im Cluster sehen kann.

SELECT *
FROM system.clusters
WHERE cluster = 'perftest_3shards'
FORMAT Vertical;
Row 1:
──────
cluster:          perftest_3shards
shard_num:        1
shard_weight:     1
replica_num:      1
host_name:        172.30.2.192
host_address:     172.30.2.192
port:             9000
is_local:         1
user:             default
default_database:
Row 2:
──────
cluster:          perftest_3shards
shard_num:        2
shard_weight:     1
replica_num:      1
host_name:        172.30.2.162
host_address:     172.30.2.162
port:             9000
is_local:         0
user:             default
default_database:

Row 3:
──────
cluster:          perftest_3shards
shard_num:        3
shard_weight:     1
replica_num:      1
host_name:        172.30.2.36
host_address:     172.30.2.36
port:             9000
is_local:         0
user:             default
default_database:

Dann definiere ich auf dem ersten Server eine neue Tabelle, die auf dem Schema basiert trips_mergetree_third und nutzt die Distributed Engine.

CREATE TABLE trips_mergetree_x3
    AS trips_mergetree_third
    ENGINE = Distributed(perftest_3shards,
                         default,
                         trips_mergetree_third,
                         rand());

Anschließend kopiere ich die Daten aus der MergeTree-basierten Tabelle auf alle drei Server. Das Folgende wurde in 34 Minuten und 44 Sekunden abgeschlossen.

INSERT INTO trips_mergetree_x3
    SELECT * FROM trips_mergetree;

Nach dem oben genannten Vorgang habe ich ClickHouse 15 Minuten Zeit gegeben, um die maximale Speicherfüllstandsmarke zu verlassen. Die Datenverzeichnisse waren auf jedem der drei Server letztendlich 264 GB, 34 GB bzw. 33 GB groß.

Bewertung der ClickHouse-Clusterleistung

Was ich als Nächstes sah, war die schnellste Zeit, die ich je gesehen habe, als jede Abfrage für eine Tabelle mehrmals ausgeführt wurde trips_mergetree_x3.

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0

Der folgende Vorgang wurde in 2.449 Sekunden abgeschlossen.

SELECT cab_type, count(*)
FROM trips_mergetree_x3
GROUP BY cab_type;

Der folgende Vorgang wurde in 0.691 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       avg(total_amount)
FROM trips_mergetree_x3
GROUP BY passenger_count;

Das Folgende wurde in 0 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       toYear(pickup_date) AS year,
       count(*)
FROM trips_mergetree_x3
GROUP BY passenger_count,
         year;

Der folgende Vorgang wurde in 0.983 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       toYear(pickup_date) AS year,
       round(trip_distance) AS distance,
       count(*)
FROM trips_mergetree_x3
GROUP BY passenger_count,
         year,
         distance
ORDER BY year,
         count(*) DESC;

Zum Vergleich habe ich dieselben Abfragen für eine MergeTree-basierte Tabelle ausgeführt, die sich ausschließlich auf dem ersten Server befindet.

Leistungsbewertung eines ClickHouse-Knotens

Was ich als Nächstes sah, war die schnellste Zeit, die ich je gesehen habe, als jede Abfrage für eine Tabelle mehrmals ausgeführt wurde trips_mergetree_x3.

Der folgende Vorgang wurde in 0.241 Sekunden abgeschlossen.

SELECT cab_type, count(*)
FROM trips_mergetree
GROUP BY cab_type;

Der folgende Vorgang wurde in 0.826 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       avg(total_amount)
FROM trips_mergetree
GROUP BY passenger_count;

Der folgende Vorgang wurde in 1.209 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       toYear(pickup_date) AS year,
       count(*)
FROM trips_mergetree
GROUP BY passenger_count,
         year;

Der folgende Vorgang wurde in 1.781 Sekunden abgeschlossen.

SELECT passenger_count,
       toYear(pickup_date) AS year,
       round(trip_distance) AS distance,
       count(*)
FROM trips_mergetree
GROUP BY passenger_count,
         year,
         distance
ORDER BY year,
         count(*) DESC;

Überlegungen zu den Ergebnissen

Dies ist das erste Mal, dass eine kostenlose CPU-basierte Datenbank in meinen Tests eine GPU-basierte Datenbank übertreffen konnte. Diese GPU-basierte Datenbank wurde seitdem zwei Revisionen unterzogen, aber die Leistung, die ClickHouse auf einem einzelnen Knoten lieferte, ist dennoch sehr beeindruckend.

Gleichzeitig sind die Gemeinkosten um eine Größenordnung höher, wenn Abfrage 1 auf einer verteilten Engine ausgeführt wird. Ich hoffe, dass ich bei meiner Recherche für diesen Beitrag etwas übersehen habe, denn es wäre schön zu sehen, wie sich die Abfragezeiten verkürzen, wenn ich dem Cluster weitere Knoten hinzufüge. Es ist jedoch großartig, dass sich die Leistung beim Ausführen anderer Abfragen um etwa das Zweifache erhöhte.

Es wäre schön, wenn sich ClickHouse dahingehend weiterentwickeln würde, Speicher und Rechenleistung zu trennen, sodass sie unabhängig voneinander skaliert werden können. Die im letzten Jahr hinzugefügte HDFS-Unterstützung könnte ein Schritt in diese Richtung sein. Wenn eine einzelne Abfrage durch das Hinzufügen weiterer Knoten zum Cluster beschleunigt werden kann, sind die Zukunftsaussichten dieser Software hinsichtlich der Datenverarbeitung sehr rosig.

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, diesen Beitrag zu lesen. Ich biete Beratungs-, Architektur- und Praxisentwicklungsdienstleistungen für Kunden in Nordamerika und Europa an. Wenn Sie besprechen möchten, wie meine Vorschläge Ihrem Unternehmen helfen können, kontaktieren Sie mich bitte über LinkedIn.

Source: habr.com

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