Отличительные возможности ClickHouse

По-настоящему столбцовая СУБД

В по-настоящему столбцовой СУБД рядом со значениями не хранится никакого "мусора". Например, должны поддерживаться значения постоянной длины, чтобы не хранить рядом со значениями типа "число" их длины. Для примера, миллиард значений типа UInt8 должен действительно занимать в несжатом виде около 1GB, иначе это сильно ударит по эффективности использования CPU. Очень важно хранить данные компактно (без "мусора") в том числе в несжатом виде, так как скорость разжатия (использование CPU) зависит, в основном, от объёма несжатых данных.

Этот пункт пришлось выделить, так как существуют системы, которые могут хранить значения отдельных столбцов по отдельности, но не могут эффективно выполнять аналитические запросы в силу оптимизации под другой сценарий работы. Примеры: HBase, BigTable, Cassandra, HyperTable. В этих системах вы получите throughput в районе сотен тысяч строк в секунду, но не сотен миллионов строк в секунду.

Также стоит заметить, что ClickHouse является СУБД, а не одной базой данных. То есть, ClickHouse позволяет создавать таблицы и базы данных в runtime, загружать данные и выполнять запросы без переконфигурирования и перезапуска сервера.

Сжатие данных

Некоторые столбцовые СУБД (InfiniDB CE, MonetDB) не используют сжатие данных. Но сжатие данных действительно серьёзно увеличивает производительность.

Хранение данных на диске

Многие столбцовые СУБД (SAP HANA, Google PowerDrill) могут работать только в оперативке. Но оперативки (даже на тысячах серверах) слишком мало для хранения всех хитов и визитов в Яндекс.Метрике.

Параллельная обработка запроса на многих процессорных ядрах

Большие запросы естественным образом распараллеливаются.

Распределённая обработка запроса на многих серверах

Почти все перечисленные ранее столбцовые СУБД не поддерживают распределённую обработку запроса. В ClickHouse данные могут быть расположены на разных шардах. Каждый шард может представлять собой группу реплик, которые используются для отказоустойчивости. Запрос будет выполнен на всех шардах параллельно. Это делается прозрачно для пользователя.

Поддержка SQL

Если вы знаете, что такое стандартный SQL, то говорить о поддержке SQL всё-таки нельзя. Все функции названы по-другому. Тем не менее, это - декларативный язык запросов на основе SQL и во многих случаях не отличимый от SQL. Поддерживаются JOIN-ы. Поддерживаются подзапросы в секциях FROM, IN, JOIN, а также скалярные подзапросы. Зависимые подзапросы не поддерживаются.

Векторный движок

Данные не только хранятся по столбцам, но и обрабатываются по векторам - кусочкам столбцов. За счёт этого достигается высокая эффективность по CPU.

Обновление данных в реальном времени

ClickHouse поддерживает таблицы с первичным ключом. Для того, чтобы можно было быстро выполнять запросы по диапазону первичного ключа, данные инкрементально сортируются с помощью merge дерева. За счёт этого, поддерживается постоянное добавление данных в таблицу. Блокировки при добавлении данных отсутствуют.

Наличие индексов

Наличие первичного ключа позволяет, например, вынимать данные для конкретных клиентов (счётчиков Метрики), для заданного диапазона времени, с низкими задержками - менее десятков миллисекунд.

Подходит для онлайн запросов

Это позволяет использовать систему в качестве бэкенда для веб-интерфейса. Низкие задержки позволяют не откладывать выполнение запроса, а выполнять его в момент загрузки страницы интерфейса Яндекс.Метрики. То есть, в режиме онлайн.

Поддержка приближённых вычислений

  1. Система содержит агрегатные функции для приближённого вычисления количества различных значений, медианы и квантилей.
  2. Поддерживается возможность выполнить запрос на основе части (выборки) данных и получить приближённый результат. При этом, с диска будет считано пропорционально меньше данных.
  3. Поддерживается возможность выполнить агрегацию не для всех ключей, а для ограниченного количества первых попавшихся ключей. При выполнении некоторых условий на распределение ключей в данных, это позволяет получить достаточно точный результат с использованием меньшего количества ресурсов.

Репликация данных, поддержка целостности данных на репликах

Используется асинхронная multimaster репликация. После записи на любую доступную реплику, данные распространяются на все остальные реплики. Система поддерживает полную идентичность данных на разных репликах. Восстановление после сбоя осуществляется автоматически, а в сложных случаях - "по кнопке". Подробнее смотрите раздел Репликация данных.

Оглавление