篇一|ClickHouse快速入门

ClickHouse简介

ClickHouse是一个用于联机分析(OLAP)的列式数据库管理系统(DBMS)。ClickHouse最初是一款名为Yandex.Metrica的产品，主要用于WEB流量分析。ClickHouse的全称是Click Stream,Data WareHouse，简称ClickHouse。

ClickHouse非常适用于商业智能领域，除此之外，它也能够被广泛应用于广告流量、Web、App流量、电信、金融、电子商务、信息安全、网络游戏、物联网等众多其他领域。ClickHouse具有以下特点：

  • 支持完备的SQL操作

  • 列式存储与数据压缩

  • 向量化执行引擎

  • 关系型模型(与传统数据库类似)

  • 丰富的表引擎

  • 并行处理

  • 在线查询

  • 数据分片

    ClickHouse作为一款高性能OLAP数据库，存在以下不足。

  • 不支持事务。

  • 不擅长根据主键按行粒度进行查询（虽然支持），故不应该把ClickHouse当作Key-Value数据库使用。

  • 不擅长按行删除数据（虽然支持）

单机安装

下载RPM包

本文安装方式选择的是离线安装，可以在下面的链接中下载对应的rpm包，也可以直接百度云下载

-- rpm包地址
https://packagecloud.io/Altinity/clickhouse
-- 百度云地址
链接：https://pan.baidu.com/s/1pFR66SzLvPYMfcpuPJww5A 
提取码：gh5a

在我们安装的软件中包含这些包:

  • clickhouse-client 包，包含 clickhouse-client 应用程序，它是交互式ClickHouse控制台客户端。
  • clickhouse-common 包，包含一个ClickHouse可执行文件。
  • clickhouse-server 包，包含要作为服务端运行的ClickHouse配置文件。

总共包含四个RPM包，

clickhouse-client-19.17.4.11-1.el7.x86_64.rpm
clickhouse-common-static-19.17.4.11-1.el7.x86_64.rpm
clickhouse-server-19.17.4.11-1.el7.x86_64.rpm
clickhouse-server-common-19.17.4.11-1.el7.x86_64.rpm

尖叫提示：如果安装过程中，报错：依赖检测失败，表示缺少依赖包

可以先手动安装libicu-50.2-4.el7_7.x86_64.rpm依赖包

关闭防火墙

## 查看防火墙状态。
systemctl status firewalld
## 临时关闭防火墙命令。重启电脑后，防火墙自动起来。
systemctl stop firewalld
## 永久关闭防火墙命令。重启后，防火墙不会自动启动。
systemctl disable firewalld

系统要求

ClickHouse可以在任何具有x86_64，AArch64或PowerPC64LE CPU架构的Linux，FreeBSD或Mac OS X上运行。虽然预构建的二进制文件通常是为x86 _64编译并利用SSE 4.2指令集，但除非另有说明，否则使用支持它的CPU将成为额外的系统要求。这是检查当前CPU是否支持SSE 4.2的命令：

grep -q sse4_2 /proc/cpuinfo && echo "SSE 4.2 supported" || echo "SSE 4.2 not supported"
SSE 4.2 supported

要在不支持SSE 4.2或具有AArch64或PowerPC64LE体系结构的处理器上运行ClickHouse，应该通过源构建ClickHouse进行适当的配置调整。

安装RPM包

## 将rpm包上传至/opt/software目录下
## 执行如下命令进行安装
[root@cdh06 software]# rpm -ivh *.rpm
错误：依赖检测失败：
        libicudata.so.50()(64bit) 被 clickhouse-common-static-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
        libicui18n.so.50()(64bit) 被 clickhouse-common-static-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
        libicuuc.so.50()(64bit) 被 clickhouse-common-static-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
        libicudata.so.50()(64bit) 被 clickhouse-server-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
        libicui18n.so.50()(64bit) 被 clickhouse-server-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
        libicuuc.so.50()(64bit) 被 clickhouse-server-19.17.4.11-1.el7.x86_64 需要
## 上面安装报错，缺少相应的依赖包，
## 需要下载相对应的依赖包
## 下载libicu-50.2-4.el7_7.x86_64.rpm进行安装即可

[图片上传失败...(image-fe3558-1600003015911)]

查看安装信息

目录结构

  • /etc/clickhouse-server：服务端的配置文件目录，包括全局配置config.xml和用户配置users.xml等。

  • /etc/clickhouse-client：客户端配置，包括conf.d文件夹和config.xml文件。

  • /var/lib/clickhouse：默认的数据存储目录（通常会修改默认路径配置，将数据保存到大容量磁盘挂载的路径）。

  • /var/log/clickhouse-server：默认保存日志的目录（通常会修改路径配置，将日志保存到大容量磁盘挂载的路径）。

配置文件

  • /etc/security/limits.d/clickhouse.conf：文件句柄数量的配置
[root@cdh06 clickhouse-server]# cat /etc/security/limits.d/clickhouse.conf 
clickhouse      soft    nofile  262144
clickhouse      hard    nofile  262144

该配置也可以通过config.xml的max_open_files修改

 <!-- Set limit on number of open files (default: maximum). This setting makes sense on Mac OS X because getrlimit() fails to retrieve correct maximum value. -->
    <!-- <max_open_files>262144</max_open_files> -->
  • /etc/cron.d/clickhouse-server:cron：定时任务配置，用于恢复因异常原因中断的ClickHouse服务进程，其默认的配置如下。
[root@cdh06 cron.d]# cat /etc/cron.d/clickhouse-server
#*/10 * * * * root (which service > /dev/null 2>&1 && (service clickhouse-server condstart ||:)) || /etc/init.d/clickhouse-server condstart > /dev/null 2>&1

可执行文件

最后是一组在/usr/bin路径下的可执行文件：

  • clickhouse：主程序的可执行文件。

  • clickhouse-client：一个指向ClickHouse可执行文件的软链接，供客户端连接使用。

  • clickhouse-server：一个指向ClickHouse可执行文件的软链接，供服务端启动使用。

  • clickhouse-compressor：内置提供的压缩工具，可用于数据的正压反解。

image

启动/关闭服务

## 启动服务
[root@cdh06 ~]# service clickhouse-server start
Start clickhouse-server service: Path to data directory in /etc/clickhouse-server/config.xml: /var/lib/clickhouse/
DONE
## 关闭服务
[root@cdh06 ~]# service clickhouse-server stop

客户端连接

[root@cdh06 ~]# clickhouse-client 
ClickHouse client version 19.17.4.11.
Connecting to localhost:9000 as user default.
Connected to ClickHouse server version 19.17.4 revision 54428.

cdh06 :) show databases;

SHOW DATABASES

┌─name────┐
│ default │
│ system  │
└─────────┘

2 rows in set. Elapsed: 0.004 sec.

基本操作

创建数据库

  • 语法
CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] db_name [ON CLUSTER cluster] [ENGINE = engine(...)]
  • 例子
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS tutorial

默认情况下，ClickHouse使用的是原生的数据库引擎Ordinary(在此数据库下可以使用任意类型的表引擎，在绝大多数情况下都只需使用默认的数据库引擎)。当然也可以使用Lazy引擎和MySQL引擎，比如使用MySQL引擎，可以直接在ClickHouse中操作MySQL对应数据库中的表。假设MySQL中存在一个名为clickhouse的数据库，可以使用下面的方式连接MySQL数据库。

-- --------------------------语法-----------------------------------
CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] db_name [ON CLUSTER cluster]
ENGINE = MySQL('host:port', ['database' | database], 'user', 'password')
-- --------------------------示例------------------------------------
CREATE DATABASE mysql_db ENGINE = MySQL('192.168.200.241:3306', 'clickhouse', 'root', '123qwe');
-- ---------------------------操作-----------------------------------
cdh06 :) use mysql_db;
cdh06 :) show tables;

SHOW TABLES

┌─name─┐
│ test │
└──────┘

1 rows in set. Elapsed: 0.005 sec. 

cdh06 :) select * from test;

SELECT *
FROM test

┌─id─┬─name──┐
│  1 │ tom   │
│  2 │ jack  │
│  3 │ lihua │
└────┴───────┘

3 rows in set. Elapsed: 0.047 sec.

创建表

  • 语法
CREATE TABLE [IF NOT EXISTS] [db.]table_name [ON CLUSTER cluster]
(
    name1 [type1] [DEFAULT|MATERIALIZED|ALIAS expr1] [compression_codec] [TTL expr1],
    name2 [type2] [DEFAULT|MATERIALIZED|ALIAS expr2] [compression_codec] [TTL expr2],
    ...
) ENGINE = engine
  • 示例
-- 注意首字母大写
-- 建表
create table test(
    id Int32,
    name String
) engine=Memory;

上面命令创建了一张内存表，即使用Memory引擎。表引擎决定了数据表的特性，也决定了数据将会被如何存储及加载。Memory引擎是ClickHouse最简单的表引擎，数据只会被保存在内存中，在服务重启时数据会丢失。

集群安装

安装步骤

上面介绍了单机安装的基本步骤和ClickHouse客户端的基本使用。接下来将介绍集群的安装方式。ClickHouse集群安装非常简单，首先重复上面步骤，分别在其他机器上安装ClickHouse，然后再分别配置一下/etc/clickhouse-server/config.xml和/etc/metrika.xml两个文件即可。值得注意的是，ClickHouse集群的依赖于Zookeeper，所以要保证先安装好Zookeeper集群，zk集群的安装步骤非常简单，本文不会涉及。本文演示三个节点的ClickHouse集群安装，具体步骤如下：

  • 首先，重复单机安装的步骤，分别在另外两台机器安装ClickHouse

  • 然后，在每台机器上修改/etc/clickhouse-server/config.xml文件

    <!-- 如果禁用了ipv6，使用下面配置-->
<listen_host>0.0.0.0</listen_host>
<!-- 如果没有禁用ipv6，使用下面配置
<listen_host>::</listen_host>
-->

    尖叫提示（1）：

    在禁用了ipv6时，如果使用<listen_host>::</listen_host>配置，会报如下错误

    <Error> Application: DB::Exception: Listen [::]:8123 failed: Poco::Exception. Code: 1000, e.code() =0, e.displayText() = DNS error: EAI: -9

    尖叫提示（2）：

    ClickHouse默认的tcp端口号是9000，如果存在端口冲突，可以在/etc/clickhouse-server/config.xml文件中修改 端口号<tcp_port>9001</tcp_port>

  • 最后在/etc下创建metrika.xml文件，内容如下，下面配置是不包含副本的分片配置，我们还可以为分片配置多个副本

    <yandex>
<!-- 该标签与config.xml的<remote_servers incl="clickhouse_remote_servers" >保持一致
 -->    
<clickhouse_remote_servers>
    <!-- 集群名称，可以修改 -->
    <cluster_3shards_1replicas>
        <!-- 配置三个分片，每个分片对应一台机器-->
        <shard>
            <replica>
                <host>cdh04</host>
                <port>9001</port>
            </replica>
        </shard>
        <shard>
            <replica>
                <host>cdh05</host>
                <port>9001</port>
            </replica>
        </shard>
        <shard>
            <replica>
                <host>cdh06</host>
                <port>9001</port>
            </replica>
        </shard>
    </cluster_3shards_1replicas>
</clickhouse_remote_servers>
<!-- 该标签与config.xml的<zookeeper incl="zookeeper-servers" optional="true" />
保持一致
 --> 
<zookeeper-servers>
    <node>
        <host>cdh02</host>
        <port>2181</port>
    </node>
    <node>
        <host>cdh03</host>
        <port>2181</port>
    </node>
    <node>
        <host>cdh06</host>
        <port>2181</port>
    </node>
</zookeeper-servers>
<!-- 分片和副本标识，shard标签配置分片编号，<replica>配置分片副本主机名
  需要修改对应主机上的配置-->
<macros>
    <shard>01</shard>
    <replica>cdh04</replica>
</macros>    
</yandex>

  • 分别在各自的机器上启动clickhouse-server

    # service clickhouse-server start

  • （可选配置）修改/etc/clickhouse-client/config.xml文件

    由于clickhouse-client默认连接的主机是localhost，默认连接的端口号是9000，由于我们修改了默认的端口号，所以需要修改客户端默认连接的端口号，在该文件里添加如下内容：

     <port>9001</port>

    当然也可以不用修改，但是记得在使用客户端连接时，加上--port 9001参数指明要连接的端口号，否则会报错：

    Connecting to localhost:9000 as user default.
Code: 210. DB::NetException: Connection refused (localhost:9000)

基本操作

验证集群

在完成上述配置之后，在各自机器上启动clickhouse-server，并开启clickhouse-clent

// 启动server
# service clickhouse-server start
// 启动客户端，-m参数支持多行输入
# clickhouse-client -m

可以查询系统表验证集群配置是否已被加载：

cdh04 :) select cluster,shard_num,replica_num,host_name,port,user from system.clusters;
image

接下来再来看一下集群的分片信息(宏变量)：分别在各自机器上执行下面命令：

cdh04 :) select * from system.macros;
┌─macro───┬─substitution─┐
│ replica │ cdh04        │
│ shard   │ 01           │
└─────────┴──────────────┘

cdh05 :) select * from system.macros;
┌─macro───┬─substitution─┐
│ replica │ cdh05        │
│ shard   │ 02           │
└─────────┴──────────────┘

cdh06 :) select * from system.macros;
┌─macro───┬─substitution─┐
│ replica │ cdh06        │
│ shard   │ 03           │
└─────────┴──────────────┘

分布式DDL操作

默认情况下，CREATE、DROP、ALTER、RENAME操作仅仅在当前执行该命令的server上生效。在集群环境下，可以使用ON CLUSTER语句，这样就可以在整个集群发挥作用。

比如创建一张分布式表：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS user_cluster ON CLUSTER cluster_3shards_1replicas
(
    id Int32,
    name String
)ENGINE = Distributed(cluster_3shards_1replicas, default, user_local,id);

Distributed表引擎的定义形式如下所示：关于ClickHouse的表引擎，后续文章会做详细解释。

Distributed(cluster_name, database_name, table_name[, sharding_key])

各个参数的含义分别如下：

  • cluster_name：集群名称，与集群配置中的自定义名称相对应。
  • database_name：数据库名称
  • table_name：表名称
  • sharding_key：可选的，用于分片的key值，在数据写入的过程中，分布式表会依据分片key的规则，将数据分布到各个节点的本地表。

尖叫提示：

创建分布式表是读时检查的机制，也就是说对创建分布式表和本地表的顺序并没有强制要求。

同样值得注意的是，在上面的语句中使用了ON CLUSTER分布式DDL，这意味着在集群的每个分片节点上，都会创建一张Distributed表，这样便可以从其中任意一端发起对所有分片的读、写请求。

创建完成上面的分布式表时，在每台机器上查看表，发现每台机器上都存在一张刚刚创建好的表。

接下来就需要创建本地表了，在每台机器上分别创建一张本地表：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS user_local 
(
    id Int32,
    name String
)ENGINE = MergeTree()
ORDER BY id
PARTITION BY id
PRIMARY KEY id;

我们先在一台机器上，对user_local表进行插入数据，然后再查询user_cluster表

-- 插入数据
cdh04 :) INSERT INTO user_local VALUES(1,'tom'),(2,'jack');
-- 查询user_cluster表,可见通过user_cluster表可以操作所有的user_local表
cdh04 :) select * from user_cluster;
┌─id─┬─name─┐
│  2 │ jack │
└────┴──────┘
┌─id─┬─name─┐
│  1 │ tom  │
└────┴──────┘

接下来，我们再向user_cluster中插入一些数据，观察user_local表数据变化，可以发现数据被分散存储到了其他节点上了。

-- 向user_cluster插入数据
cdh04 :)  INSERT INTO user_cluster VALUES(3,'lilei'),(4,'lihua'); 
-- 查看user_cluster数据
cdh04 :) select * from user_cluster;
┌─id─┬─name─┐
│  2 │ jack │
└────┴──────┘
┌─id─┬─name──┐
│  3 │ lilei │
└────┴───────┘
┌─id─┬─name─┐
│  1 │ tom  │
└────┴──────┘
┌─id─┬─name──┐
│  4 │ lihua │
└────┴───────┘

-- 在cdh04上查看user_local
cdh04 :) select * from user_local;
┌─id─┬─name─┐
│  2 │ jack │
└────┴──────┘
┌─id─┬─name──┐
│  3 │ lilei │
└────┴───────┘
┌─id─┬─name─┐
│  1 │ tom  │
└────┴──────┘
-- 在cdh05上查看user_local
cdh05 :) select * from user_local;
┌─id─┬─name──┐
│  4 │ lihua │
└────┴───────┘

总结

本文首先介绍了ClickHouse的基本特点和使用场景，接着阐述了ClickHouse单机版与集群版离线安装步骤，并给出了ClickHouse的简单使用案例。本文是ClickHouse的一个简单入门，在接下来的分享中，会逐步深入探索ClickHouse的世界。

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