淺談ClickHouse ReplicatedMergeTree

ClickHouse ReplicatedMergeTree是一種基於分散式資料庫系統ClickHouse的數據共享技術。ReplicatedMergeTree的作用是提供高可用性和數據複製功能，用於在多台伺服器之間同步和複製數據，確保數據的一致性。ReplicatedMergeTree是ClickHouse提供的主要分散式表引擎之一，它在ClickHouse的高性能基礎之上，提供了分散式數據同步和複製功能。

一、優點

相比於傳統的分散式資料庫系統，ClickHouse ReplicatedMergeTree有以下優點：

1、極高的寫入性能，可以快速地存儲大量的數據。

2、支持數據的實時同步和複製，可以在多台伺服器間同步數據，確保數據的一致性。

3、ReplicatedMergeTree還提供了冷備份和熱備份等多種備份方式，讓用戶可以更加靈活地選擇備份方式。

4、支持基於Zookeeper的元數據管理，可以自動發現和管理各個節點，降低用戶的操作難度。

二、數據同步

ReplicatedMergeTree的數據同步主要分為兩個方面：數據分發和數據合併。

數據分發是指將數據分發到各個節點，每個節點都可以接受數據，每個節點負責管理自己的局部數據。

數據合併是指將各個節點中的數據合併成為一份完整的數據集合，確保數據的一致性。合併的過程是基於時間戳的，每個節點都會將自己的數據插入到時間線上，然後按照時間戳的順序逐一合併數據。

示例代碼：數據分發和數據合併

// 數據分發
INSERT INTO tablename ...
INSERT INTO remote('node1:9000', 'tablename') ...
INSERT INTO remote('node2:9000', 'tablename') ...
...
// 數據合併
ALTER TABLE tablename DETACH PARTITION '2017-01-01' TO '/tmp/location'
ALTER TABLE tablename ATTACH PARTITION '2017-01-01' FROM '/tmp/location'

三、數據複製

數據複製是指將數據同步到多個節點上，確保數據的備份和容錯性。ReplicatedMergeTree支持多種數據複製方式，包括非同步複製、同步複製、讀寫降級等技術。

非同步複製是最常見的數據複製方式。當一個節點寫入數據時，數據會被非同步地複製到其他節點上，不影響寫入數據的響應時間。同步複製是在寫入數據時嚴格的同步複製數據，在副本數量較少時更加安全。讀寫降級是指在主節點故障時，自動切換到備用節點進行讀寫操作。

示例代碼：數據複製

CREATE TABLE logs (date Date, time DateTime, level Int8, message String) ENGINE = ReplicatedMergeTree('/clickhouse/tables/{layer}-{shard}/logs', '{replica}', date, level, 8192)

ALTER TABLE logs MODIFY SETTING replication_alter_partitions_sync=2
ALTER TABLE logs MODIFY SETTING replication_alter_columns_timeout=15

四、數據壓縮

數據壓縮是ClickHouse的核心特性之一。ClickHouse提供多種數據壓縮演算法，可以在保證數據準確性的同時壓縮數據大小，從而減少存儲空間和網路帶寬的消耗。

ReplicatedMergeTree支持同樣的數據壓縮方法。可以在創建表時指定使用的壓縮演算法，也可以在運行時動態地修改壓縮設置。

示例代碼：數據壓縮

CREATE TABLE logs_compressed (date Date, time DateTime, level Int8, message String) ENGINE = ReplicatedMergeTree(..., compression_codec='zstd')

ALTER TABLE logs MODIFY SETTING compression_zstd_dict_max_size=64000000

五、數據合併策略

數據合併策略是指將不同節點中的數據進行合併時所採用的方法。ClickHouse不僅支持基本的數據合併方法，還提供了多種高效的合併策略，可以大大降低合併時的計算造成的時間和資源消耗。

ReplicatedMergeTree支持的數據合併策略包括：MergeTree、CollapsingMergeTree、VersionedCollapsingMergeTree等。每種策略的合併方法和使用場景都不同，用戶可以根據自己的需求選擇不同的策略。

示例代碼：數據合併策略

CREATE TABLE data_versioned_collapsing (
  id UInt64,
  version UInt64,
  data String
)
ENGINE = VersionedCollapsingMergeTree( 
  '/clickhouse/tables/{layer}-{shard}/messages', 
  {replica}, (id, version), (id, version), 8192, 
  'version', 'insert_time', 60
)

六、總結

ClickHouse ReplicatedMergeTree提供了可靠的數據同步和複製功能，可以幫助用戶構建高可用性的分散式系統。除此之外，ReplicatedMergeTree還提供了多種數據壓縮演算法和合併策略，提高了數據處理的效率和性能。

總之，ClickHouse ReplicatedMergeTree是一款完善的分散式數據管理工具，在分散式系統中具有重要的作用。