1.1 พันล้านการนั่งแท็กซี่: คลัสเตอร์ ClickHouse 108 คอร์

การแปลบทความจัดทำขึ้นเฉพาะสำหรับนักศึกษาของหลักสูตร วิศวกรข้อมูล.

1.1 พันล้านการนั่งแท็กซี่: คลัสเตอร์ ClickHouse 108 คอร์

คลิกเฮาส์ เป็นฐานข้อมูลเรียงเป็นแนวแบบโอเพ่นซอร์ส เป็นสภาพแวดล้อมที่ยอดเยี่ยมที่นักวิเคราะห์หลายร้อยคนสามารถสืบค้นข้อมูลโดยละเอียดได้อย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะมีการป้อนบันทึกใหม่หลายหมื่นล้านรายการต่อวันก็ตาม ต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับระบบดังกล่าวอาจสูงถึง 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อปี และอาจครึ่งหนึ่งขึ้นอยู่กับการใช้งาน จนถึงจุดหนึ่ง การติดตั้ง ClickHouse จาก Yandex Metrics มีบันทึก 10 ล้านล้านรายการ นอกจาก Yandex แล้ว ClickHouse ยังประสบความสำเร็จกับ Bloomberg และ Cloudflare อีกด้วย

สองปีที่แล้วฉันใช้เวลา การวิเคราะห์เปรียบเทียบ ฐานข้อมูลโดยใช้เครื่องเดียวก็กลายเป็น ที่เร็วที่สุด ซอฟต์แวร์ฐานข้อมูลฟรีที่ฉันเคยเห็น ตั้งแต่นั้นมา นักพัฒนาก็ไม่หยุดเพิ่มฟีเจอร์ต่างๆ รวมถึงการรองรับการบีบอัด Kafka, HDFS และ ZStandard ปีที่แล้วพวกเขาเพิ่มการรองรับวิธีการบีบอัดแบบเรียงซ้อนและ เดลต้าจากเดลต้า การเขียนโค้ดก็เป็นไปได้ เมื่อบีบอัดข้อมูลอนุกรมเวลา ค่าเกจสามารถบีบอัดได้ดีโดยใช้การเข้ารหัสแบบเดลต้า แต่สำหรับตัวนับ ควรใช้การเข้ารหัสแบบเดลต้าต่อเดลต้าจะดีกว่า การบีบอัดที่ดีกลายเป็นกุญแจสำคัญในประสิทธิภาพของ ClickHouse

ClickHouse ประกอบด้วยโค้ด C++ 170 บรรทัด ไม่รวมไลบรารีของบุคคลที่สาม และเป็นหนึ่งในโค้ดเบสฐานข้อมูลแบบกระจายที่เล็กที่สุด ในการเปรียบเทียบ SQLite ไม่รองรับการกระจายและประกอบด้วยโค้ด C 235 บรรทัด ในขณะที่เขียนนี้ วิศวกร 207 คนได้มีส่วนร่วมใน ClickHouse และความเข้มข้นของการกระทำได้เพิ่มขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้

ในเดือนมีนาคม 2017 ClickHouse ได้เริ่มดำเนินการ บันทึกการเปลี่ยนแปลง เป็นวิธีง่ายๆ ในการติดตามการพัฒนา พวกเขายังแยกไฟล์เอกสารขนาดใหญ่ออกเป็นลำดับชั้นไฟล์ตาม Markdown ปัญหาและฟีเจอร์ต่างๆ ได้รับการติดตามผ่าน GitHub และโดยทั่วไปซอฟต์แวร์นี้สามารถเข้าถึงได้มากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ในบทความนี้ ฉันจะดูประสิทธิภาพของคลัสเตอร์ ClickHouse บน AWS EC2 โดยใช้โปรเซสเซอร์ 36-core และพื้นที่จัดเก็บ NVMe

อัปเดต: หนึ่งสัปดาห์หลังจากเผยแพร่โพสต์นี้ครั้งแรก ฉันได้รันการทดสอบใหม่ด้วยการกำหนดค่าที่ได้รับการปรับปรุงและได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นมาก โพสต์นี้ได้รับการอัปเดตเพื่อสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

การเปิดตัวคลัสเตอร์ AWS EC2

ฉันจะใช้อินสแตนซ์ EC5 c9d.2xlarge สามอินสแตนซ์สำหรับโพสต์นี้ แต่ละตัวประกอบด้วย CPU เสมือน 36 ตัว, RAM 72 GB, ที่เก็บข้อมูล NVMe SSD ขนาด 900 GB และรองรับเครือข่าย 10 Gigabit โดยมีค่าใช้จ่าย 1,962 เหรียญสหรัฐต่อชั่วโมงในภูมิภาค eu-west-1 เมื่อทำงานตามความต้องการ ฉันจะใช้ Ubuntu Server 16.04 LTS เป็นระบบปฏิบัติการ

ไฟร์วอลล์ได้รับการกำหนดค่าเพื่อให้แต่ละเครื่องสามารถสื่อสารกันโดยไม่มีข้อจำกัด และมีเพียงที่อยู่ IPv4 ของฉันเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตโดย SSH ในคลัสเตอร์

การขับเคลื่อน NVMe ในสถานะความพร้อมในการปฏิบัติงาน

เพื่อให้ ClickHouse ทำงานได้ ฉันจะสร้างระบบไฟล์ในรูปแบบ EXT4 บนไดรฟ์ NVMe บนเซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่อง

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

เมื่อกำหนดค่าทุกอย่างแล้ว คุณจะเห็นจุดเชื่อมต่อและพื้นที่ว่าง 783 GB ในแต่ละระบบ

$ 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

ชุดข้อมูลที่ฉันจะใช้ในการทดสอบนี้คือการถ่ายโอนข้อมูลที่ฉันสร้างขึ้นจากการนั่งแท็กซี่ 1.1 พันล้านครั้งในนิวยอร์กซิตี้ในช่วงหกปี บนบล็อก ทริปแท็กซี่หนึ่งพันล้านครั้งใน Redshift รายละเอียดวิธีที่ฉันรวบรวมชุดข้อมูลนี้ สิ่งเหล่านี้ถูกจัดเก็บไว้ใน AWS S3 ดังนั้นฉันจะกำหนดค่า AWS CLI ด้วยการเข้าถึงและคีย์ลับของฉัน

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

ฉันจะตั้งค่าขีดจำกัดคำขอพร้อมกันของลูกค้าเป็น 100 เพื่อให้ดาวน์โหลดไฟล์ได้เร็วกว่าการตั้งค่าเริ่มต้น

$ aws configure set 
    default.s3.max_concurrent_requests 
    100

ฉันจะดาวน์โหลดชุดข้อมูลการนั่งแท็กซี่จาก AWS S3 และจัดเก็บไว้ในไดรฟ์ NVMe บนเซิร์ฟเวอร์เครื่องแรก ชุดข้อมูลนี้มีขนาด ~104GB ในรูปแบบ CSV ที่บีบอัดโดย GZIP

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

การติดตั้งคลิกเฮาส์

ฉันจะติดตั้งการกระจาย OpenJDK สำหรับ Java 8 เนื่องจากจำเป็นต้องรัน Apache ZooKeeper ซึ่งจำเป็นสำหรับการติดตั้ง ClickHouse แบบกระจายบนเครื่องทั้งสามเครื่อง

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

จากนั้นฉันก็ตั้งค่าตัวแปรสภาพแวดล้อม JAVA_HOME.

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

จากนั้นฉันจะใช้ระบบการจัดการแพ็คเกจของ Ubuntu เพื่อติดตั้ง ClickHouse 18.16.1, เหลือบมอง และ ZooKeeper บนเครื่องทั้งสามเครื่อง

$ 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

ฉันจะสร้างไดเร็กทอรีสำหรับ ClickHouse และทำการแทนที่การกำหนดค่าบางอย่างบนเซิร์ฟเวอร์ทั้งสามเครื่องด้วย

$ 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

นี่คือการแทนที่การกำหนดค่าที่ฉันจะใช้

<?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>

จากนั้นฉันจะเรียกใช้ ZooKeeper และเซิร์ฟเวอร์ ClickHouse บนเครื่องทั้งสามเครื่อง

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

การอัพโหลดข้อมูลเข้า ClickHouse

ในเซิร์ฟเวอร์แรก ฉันจะสร้างตารางการเดินทาง (trips) ซึ่งจะจัดเก็บชุดข้อมูลการเดินทางรถแท็กซี่โดยใช้ Log Engine

$ 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;

จากนั้นฉันจะแยกและโหลดไฟล์ CSV แต่ละไฟล์ลงในตารางการเดินทาง (trips). ต่อไปนี้เสร็จสิ้นภายใน 55 นาที 10 วินาที หลังจากการดำเนินการนี้ ขนาดของไดเร็กทอรีข้อมูลคือ 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)

ความเร็วในการนำเข้าคือ 155 MB ของเนื้อหา CSV ที่ไม่มีการบีบอัดต่อวินาที ฉันสงสัยว่านี่เป็นเพราะปัญหาคอขวดในการบีบอัด GZIP มันอาจจะเร็วกว่าในการแตกไฟล์ gzip ทั้งหมดพร้อมกันโดยใช้ xargs แล้วโหลดข้อมูลที่แตกออกมา ด้านล่างนี้คือคำอธิบายของสิ่งที่รายงานระหว่างกระบวนการนำเข้า CSV

$ 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

ฉันจะเพิ่มพื้นที่ว่างในไดรฟ์ NVMe ด้วยการลบไฟล์ CSV ต้นฉบับก่อนดำเนินการต่อ

$ sudo rm -fr /ch/csv

แปลงเป็นรูปแบบคอลัมน์

กลไก Log ClickHouse จะจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบแถว เพื่อให้สืบค้นข้อมูลได้เร็วขึ้น ฉันแปลงเป็นรูปแบบคอลัมน์โดยใช้กลไก MergeTree

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0

ต่อไปนี้จะเสร็จสิ้นภายใน 34 นาที 50 วินาที หลังจากการดำเนินการนี้ ขนาดของไดเร็กทอรีข้อมูลคือ 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;

นี่คือลักษณะของเอาต์พุตแบบเหลือบมองระหว่างการดำเนินการ:

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)

ในการทดสอบครั้งล่าสุด มีการแปลงและคำนวณหลายคอลัมน์ใหม่ ฉันพบว่าฟังก์ชันบางอย่างไม่ทำงานตามที่คาดไว้ในชุดข้อมูลนี้อีกต่อไป เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ฉันจึงลบฟังก์ชันที่ไม่เหมาะสมออกและโหลดข้อมูลโดยไม่แปลงเป็นประเภทที่ละเอียดมากขึ้น

การกระจายข้อมูลทั่วทั้งคลัสเตอร์

ฉันจะกระจายข้อมูลไปยังโหนดคลัสเตอร์ทั้งสามโหนด ในการเริ่มต้น ด้านล่างฉันจะสร้างตารางบนเครื่องทั้งสามเครื่อง

$ 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);

จากนั้นฉันจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซิร์ฟเวอร์แรกสามารถมองเห็นโหนดทั้งสามในคลัสเตอร์ได้

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:

จากนั้นฉันจะกำหนดตารางใหม่บนเซิร์ฟเวอร์แรกที่ยึดตามสคีมา trips_mergetree_third และใช้เครื่องยนต์แบบกระจาย

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

จากนั้นฉันจะคัดลอกข้อมูลจากตารางที่ใช้ MergeTree ไปยังเซิร์ฟเวอร์ทั้งสามเครื่อง ต่อไปนี้จะเสร็จสิ้นภายใน 34 นาที 44 วินาที

INSERT INTO trips_mergetree_x3
    SELECT * FROM trips_mergetree;

หลังจากการดำเนินการข้างต้น ฉันให้เวลา ClickHouse 15 นาทีเพื่อย้ายออกจากเครื่องหมายระดับการจัดเก็บสูงสุด ไดเร็กทอรีข้อมูลมีขนาด 264 GB, 34 GB และ 33 GB ตามลำดับในแต่ละเซิร์ฟเวอร์ทั้งสามเครื่อง

การประเมินประสิทธิภาพของคลัสเตอร์ ClickHouse

สิ่งที่ฉันเห็นต่อไปคือเวลาที่เร็วที่สุดที่ฉันเคยเห็นการเรียกใช้แต่ละแบบสอบถามบนโต๊ะหลายครั้ง trips_mergetree_x3.

$ clickhouse-client --host=0.0.0.0

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 2.449 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 0.691 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จใน 0 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 0.983 วินาที

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;

สำหรับการเปรียบเทียบ ฉันเรียกใช้แบบสอบถามเดียวกันบนตารางที่ใช้ MergeTree ซึ่งอยู่บนเซิร์ฟเวอร์เครื่องแรกเท่านั้น

การประเมินประสิทธิภาพของโหนด ClickHouse หนึ่งโหนด

สิ่งที่ฉันเห็นต่อไปคือเวลาที่เร็วที่สุดที่ฉันเคยเห็นการเรียกใช้แต่ละแบบสอบถามบนโต๊ะหลายครั้ง trips_mergetree_x3.

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 0.241 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 0.826 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 1.209 วินาที

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

ต่อไปนี้เสร็จสิ้นใน 1.781 วินาที

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;

ภาพสะท้อนเกี่ยวกับผลลัพธ์

นี่เป็นครั้งแรกที่ฐานข้อมูลที่ใช้ CPU ฟรีสามารถทำได้ดีกว่าฐานข้อมูลที่ใช้ GPU ในการทดสอบของฉัน ฐานข้อมูลที่ใช้ GPU นั้นได้ผ่านการแก้ไขสองครั้งตั้งแต่นั้นมา แต่ประสิทธิภาพที่ ClickHouse ส่งมอบบนโหนดเดียวนั้นยังคงน่าประทับใจมาก

ในเวลาเดียวกัน เมื่อดำเนินการสืบค้น 1 บนกลไกแบบกระจาย ต้นทุนค่าโสหุ้ยจะมีลำดับความสำคัญสูงกว่า ฉันหวังว่าฉันจะพลาดบางสิ่งบางอย่างในการค้นคว้าของฉันสำหรับโพสต์นี้ เพราะมันคงจะดีถ้าเวลาการสืบค้นลดลงในขณะที่ฉันเพิ่มโหนดให้กับคลัสเตอร์ อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องดีที่เมื่อดำเนินการค้นหาอื่นๆ ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่า

คงจะดีไม่น้อยหาก ClickHouse พัฒนาไปสู่ความสามารถในการแยกพื้นที่เก็บข้อมูลและการคำนวณเพื่อให้สามารถปรับขนาดได้อย่างอิสระ การสนับสนุน HDFS ซึ่งเพิ่มเข้ามาเมื่อปีที่แล้วอาจเป็นก้าวสำคัญในเรื่องนี้ ในแง่ของการคำนวณ หากสามารถเร่งการสืบค้นเพียงรายการเดียวได้โดยการเพิ่มโหนดเพิ่มเติมให้กับคลัสเตอร์ อนาคตของซอฟต์แวร์นี้ก็สดใสมาก

ขอบคุณที่สละเวลาอ่านโพสต์นี้ ฉันเสนอบริการให้คำปรึกษา สถาปัตยกรรม และการพัฒนาการปฏิบัติแก่ลูกค้าในอเมริกาเหนือและยุโรป หากคุณต้องการหารือว่าข้อเสนอแนะของฉันสามารถช่วยธุรกิจของคุณได้อย่างไร โปรดติดต่อฉันผ่านทาง LinkedIn.

ที่มา: will.com

เพิ่มความคิดเห็น