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          ES 和 Clickhouse 查詢能力對比,實(shí)踐結(jié)果根本料不到……

          共 7979字,需瀏覽 16分鐘

           ·

          2022-05-27 20:04

          點(diǎn)擊關(guān)注公眾號,Java干貨及時(shí)送達(dá)??

          來源:zhuanlan.zhihu.com/p/353296392


          • 架構(gòu)和設(shè)計(jì)的對比
          • 查詢對比實(shí)戰(zhàn)
          • 總結(jié)

          Elasticsearch 是一個(gè)實(shí)時(shí)的分布式搜索分析引擎,它的底層是構(gòu)建在Lucene之上的。簡單來說是通過擴(kuò)展Lucene的搜索能力,使其具有分布式的功能。ES通常會和其它兩個(gè)開源組件logstash(日志采集)和Kibana(儀表盤)一起提供端到端的日志/搜索分析的功能,常常被簡稱為ELK。

          Clickhouse是俄羅斯搜索巨頭Yandex開發(fā)的面向列式存儲的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。ClickHouse是過去兩年中OLAP領(lǐng)域中最熱門的,并于2016年開源。

          ES是最為流行的大數(shù)據(jù)日志和搜索解決方案,但是近幾年來,它的江湖地位受到了一些挑戰(zhàn),許多公司已經(jīng)開始把自己的日志解決方案從ES遷移到了Clickhouse,這里就包括:攜程,快手等公司。

          架構(gòu)和設(shè)計(jì)的對比

          ES的底層是Lucenc,主要是要解決搜索的問題。搜索是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域要解決的一個(gè)常見的問題,就是在海量的數(shù)據(jù)量要如何按照條件找到需要的數(shù)據(jù)。搜索的核心技術(shù)是倒排索引和布隆過濾器。ES通過分布式技術(shù),利用分片與副本機(jī)制,直接解決了集群下搜索性能與高可用的問題。

          圖片

          ElasticSearch是為分布式設(shè)計(jì)的,有很好的擴(kuò)展性,在一個(gè)典型的分布式配置中,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)(node)可以配制成不同的角色,如下圖所示:

          • Client Node,負(fù)責(zé)API和數(shù)據(jù)的訪問的節(jié)點(diǎn),不存儲/處理數(shù)據(jù)
          • Data Node,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和索引
          • Master Node, 管理節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)Cluster中的節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào),不存儲數(shù)據(jù)。
          圖片

          ClickHouse是基于MPP架構(gòu)的分布式ROLAP(關(guān)系OLAP)分析引擎。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有同等的責(zé)任,并負(fù)責(zé)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理(不共享任何內(nèi)容)。ClickHouse 是一個(gè)真正的列式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)。在 ClickHouse 中,數(shù)據(jù)始終是按列存儲的,包括矢量(向量或列塊)執(zhí)行的過程。讓查詢變得更快,最簡單且有效的方法是減少數(shù)據(jù)掃描范圍和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的大小,而列式存儲和數(shù)據(jù)壓縮就可以幫助實(shí)現(xiàn)上述兩點(diǎn)。Clickhouse同時(shí)使用了日志合并樹,稀疏索引和CPU功能(如SIMD單指令多數(shù)據(jù))充分發(fā)揮了硬件優(yōu)勢,可實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算。Clickhouse 使用Zookeeper進(jìn)行分布式節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)。

          圖片

          為了支持搜索,Clickhouse同樣支持布隆過濾器。

          查詢對比實(shí)戰(zhàn)

          為了對比ES和Clickhouse的基本查詢能力的差異,我寫了一些代碼(https://github.com/gangtao/esvsch)來驗(yàn)證。

          這個(gè)測試的架構(gòu)如下:

          圖片

          架構(gòu)主要有四個(gè)部分組成:

          • ES stack ES stack有一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的Elastic的容器和一個(gè)Kibana容器組成,Elastic是被測目標(biāo)之一,Kibana作為驗(yàn)證和輔助工具。部署代碼如下:
          version:?'3.7'

          services:
          ??elasticsearch:
          ????image:?docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.4.0
          ????container_name:?elasticsearch
          ????environment:
          ??????-?xpack.security.enabled=false
          ??????-?discovery.type=single-node
          ????ulimits:
          ??????memlock:
          ????????soft:?-1
          ????????hard:?-1
          ??????nofile:
          ????????soft:?65536
          ????????hard:?65536
          ????cap_add:
          ??????-?IPC_LOCK
          ????volumes:
          ??????-?elasticsearch-data:/usr/share/elasticsearch/data
          ????ports:
          ??????-?9200:9200
          ??????-?9300:9300
          ????deploy:
          ??????resources:
          ????????limits:
          ??????????cpus:?'4'
          ??????????memory:?4096M
          ????????reservations:
          ??????????memory:?4096M

          ??kibana:
          ????container_name:?kibana
          ????image:?docker.elastic.co/kibana/kibana:7.4.0
          ????environment:
          ??????-?ELASTICSEARCH_HOSTS=http://elasticsearch:9200
          ????ports:
          ??????-?5601:5601
          ????depends_on:
          ??????-?elasticsearch

          volumes:
          ??elasticsearch-data:
          ????driver:?local
          • Clickhouse stack Clickhouse stack有一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的Clickhouse服務(wù)容器和一個(gè)TabixUI作為Clickhouse的客戶端。部署代碼如下:
          version:?"3.7"
          services:
          ??clickhouse:
          ????container_name:?clickhouse
          ????image:?yandex/clickhouse-server
          ????volumes:
          ??????-?./data/config:/var/lib/clickhouse
          ????ports:
          ??????-?"8123:8123"
          ??????-?"9000:9000"
          ??????-?"9009:9009"
          ??????-?"9004:9004"
          ????ulimits:
          ??????nproc:?65535
          ??????nofile:
          ????????soft:?262144
          ????????hard:?262144
          ????healthcheck:
          ??????test:?["CMD",?"wget",?"--spider",?"-q",?"localhost:8123/ping"]
          ??????interval:?30s
          ??????timeout:?5s
          ??????retries:?3
          ????deploy:
          ??????resources:
          ????????limits:
          ??????????cpus:?'4'
          ??????????memory:?4096M
          ????????reservations:
          ??????????memory:?4096M

          ??tabixui:
          ????container_name:?tabixui
          ????image:?spoonest/clickhouse-tabix-web-client
          ????environment:
          ??????-?CH_NAME=dev
          ??????-?CH_HOST=127.0.0.1:8123
          ??????-?CH_LOGIN=default
          ????ports:
          ??????-?"18080:80"
          ????depends_on:
          ??????-?clickhouse
          ????deploy:
          ??????resources:
          ????????limits:
          ??????????cpus:?'0.1'
          ??????????memory:?128M
          ????????reservations:
          ??????????memory:?128M
          • 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 stack 數(shù)據(jù)導(dǎo)入部分使用了Vector.dev開發(fā)的vector,該工具和fluentd類似,都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管道式的靈活的數(shù)據(jù)導(dǎo)入。
          • 測試控制 stack 測試控制我使用了Jupyter,使用了ES和Clickhouse的Python SDK來進(jìn)行查詢的測試。

          用Docker compose啟動ES和Clickhouse的stack后,我們需要導(dǎo)入數(shù)據(jù),我們利用Vector的generator功能,生成syslog,并同時(shí)導(dǎo)入ES和Clickhouse,在這之前,我們需要在Clickhouse上創(chuàng)建表。ES的索引沒有固定模式,所以不需要事先創(chuàng)建索引。

          創(chuàng)建表的代碼如下:

          CREATE?TABLE?default.syslog(
          ????application?String,
          ????hostname?String,
          ????message?String,
          ????mid?String,
          ????pid?String,
          ????priority?Int16,
          ????raw?String,
          ????timestamp?DateTime('UTC'),
          ????version?Int16
          )?ENGINE?=?MergeTree()
          ????PARTITION?BY?toYYYYMMDD(timestamp)
          ????ORDER?BY?timestamp
          ????TTL?timestamp?+?toIntervalMonth(1);

          創(chuàng)建好表之后,我們就可以啟動vector,向兩個(gè)stack寫入數(shù)據(jù)了。vector的數(shù)據(jù)流水線的定義如下:

          [sources.in]
          ??type?=?"generator"
          ??format?=?"syslog"
          ??interval?=?0.01
          ??count?=?100000

          [transforms.clone_message]
          ??type?=?"add_fields"
          ??inputs?=?["in"]
          ??fields.raw?=?"{{?message?}}"

          [transforms.parser]
          ??#?General
          ??type?=?"regex_parser"
          ??inputs?=?["clone_message"]
          ??field?=?"message"?#?optional,?default
          ??patterns?=?['^<(?P\d*)>(?P\d)?(?P\d{4}-\d{2}-\d{2}T\d{2}:\d{2}:\d{2}\.\d{3}Z)?(?P\w+\.\w+)?(?P\w+)?(?P\d+)?(?PID\d+)?-?(?P.*)$']

          [transforms.coercer]
          ??type?=?"coercer"
          ??inputs?=?["parser"]
          ??types.timestamp?=?"timestamp"
          ??types.version?=?"int"
          ??types.priority?=?"int"

          [sinks.out_console]
          ??#?General
          ??type?=?"console"
          ??inputs?=?["coercer"]
          ??target?=?"stdout"

          ??#?Encoding
          ??encoding.codec?=?"json"


          [sinks.out_clickhouse]
          ??host?=?"http://host.docker.internal:8123"
          ??inputs?=?["coercer"]
          ??table?=?"syslog"
          ??type?=?"clickhouse"

          ??encoding.only_fields?=?["application",?"hostname",?"message",?"mid",?"pid",?"priority",?"raw",?"timestamp",?"version"]
          ??encoding.timestamp_format?=?"unix"

          [sinks.out_es]
          ??#?General
          ??type?=?"elasticsearch"
          ??inputs?=?["coercer"]
          ??compression?=?"none"
          ??endpoint?=?"http://host.docker.internal:9200"
          ??index?=?"syslog-%F"

          ??#?Encoding

          ??#?Healthcheck
          ??healthcheck.enabled?=?true

          這里簡單介紹一下這個(gè)流水線:

          • http://source.in 生成syslog的模擬數(shù)據(jù),生成10w條,生成間隔和0.01秒
          • transforms.clone_message 把原始消息復(fù)制一份,這樣抽取的信息同時(shí)可以保留原始消息
          • transforms.parser 使用正則表達(dá)式,按照syslog的定義,抽取出application,hostname,message ,mid ,pid ,priority ,timestamp ,version 這幾個(gè)字段
          • transforms.coercer 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化
          • sinks.out_console 把生成的數(shù)據(jù)打印到控制臺,供開發(fā)調(diào)試
          • sinks.out_clickhouse 把生成的數(shù)據(jù)發(fā)送到Clickhouse
          • sinks.out_es 把生成的數(shù)據(jù)發(fā)送到ES

          運(yùn)行Docker命令,執(zhí)行該流水線:

          docker?run?\
          ??-v?$(mkfile_path)/vector.toml:/etc/vector/vector.toml:ro?\
          ??-p?18383:8383?\
          ??timberio/vector:nightly-alpine

          數(shù)據(jù)導(dǎo)入后,我們針對一下的查詢來做一個(gè)對比。ES使用自己的查詢語言來進(jìn)行查詢,Clickhouse支持SQL,我簡單測試了一些常見的查詢,并對它們的功能和性能做一些比較。

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          >?基于微服務(wù)的思想,構(gòu)建在 B2C 電商場景下的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)。核心技術(shù)棧,是 Spring Boot + Dubbo 。未來,會重構(gòu)成 Spring Cloud Alibaba 。
          >
          >?項(xiàng)目地址:

          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"match_all":{}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog"
          • 匹配單個(gè)字段
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"match":{
          ??????"hostname":"for.org"
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?hostname='for.org'"
          • 匹配多個(gè)字段
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"multi_match":{
          ??????"query":"up.com?ahmadajmi",
          ????????"fields":[
          ??????????"hostname",
          ??????????"application"
          ????????]
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse、
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?hostname='for.org'?OR?application='ahmadajmi'"
          • 單詞查找,查找包含特定單詞的字段
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"term":{
          ??????"message":"pretty"
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?lowerUTF8(raw)?LIKE?'%pretty%'"
          • 范圍查詢, 查找版本大于2的記錄
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"range":{
          ??????"version":{
          ????????"gte":2
          ??????}
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?version?>=?2"
          • 查找到存在某字段的記錄 ES是文檔類型的數(shù)據(jù)庫,每一個(gè)文檔的模式不固定,所以會存在某字段不存在的情況;而Clickhouse對應(yīng)為字段為空值
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"exists":{
          ??????"field":"application"
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?application?is?not?NULL"
          • 正則表達(dá)式查詢,查詢匹配某個(gè)正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)
          #?ES
          {
          ??"query":{
          ????"regexp":{
          ??????"hostname":{
          ????????"value":"up.*",
          ??????????"flags":"ALL",
          ????????????"max_determinized_states":10000,
          ??????????????"rewrite":"constant_score"
          ??????}
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?*?FROM?syslog?WHERE?match(hostname,?'up.*')"
          • 聚合計(jì)數(shù),統(tǒng)計(jì)某個(gè)字段出現(xiàn)的次數(shù)
          #?ES
          {
          ??"aggs":{
          ????"version_count":{
          ??????"value_count":{
          ????????"field":"version"
          ??????}
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?count(version)?FROM?syslog"
          • 聚合不重復(fù)的值,查找所有不重復(fù)的字段的個(gè)數(shù)
          #?ES
          {
          ??"aggs":{
          ????"my-agg-name":{
          ??????"cardinality":{
          ????????"field":"priority"
          ??????}
          ????}
          ??}
          }

          #?Clickhouse
          "SELECT?count(distinct(priority))?FROM?syslog?"

          我用Python的SDK,對上述的查詢在兩個(gè)Stack上各跑10次,然后統(tǒng)計(jì)查詢的性能結(jié)果。

          我們畫出出所有的查詢的響應(yīng)時(shí)間的分布:

          圖片

          總查詢時(shí)間的對比如下:

          圖片

          通過測試數(shù)據(jù)我們可以看出Clickhouse在大部分的查詢的性能上都明顯要優(yōu)于Elastic。在正則查詢(Regex query)和單詞查詢(Term query)等搜索常見的場景下,也并不遜色。

          在聚合場景下,Clickhouse表現(xiàn)異常優(yōu)秀,充分發(fā)揮了列村引擎的優(yōu)勢。

          注意,我的測試并沒有任何優(yōu)化,對于Clickhouse也沒有打開布隆過濾器。可見Clickhouse確實(shí)是一款非常優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫,可以用于某些搜索的場景。當(dāng)然ES還支持非常豐富的查詢功能,這里只有一些非常基本的查詢,有些查詢可能存在無法用SQL表達(dá)的情況。

          總結(jié)

          本文通過對于一些基本查詢的測試,對比了Clickhouse 和Elasticsearch的功能和性能,測試結(jié)果表明,Clickhouse在這些基本場景表現(xiàn)非常優(yōu)秀,性能優(yōu)于ES,這也解釋了為什么用很多的公司應(yīng)從ES切換到Clickhouse之上。

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          3.?大廠是如何發(fā)布應(yīng)用的?

          4.?Java常用類,7000+字一次性幫你總結(jié)好啦!

          最近面試BAT,整理一份面試資料Java面試BATJ通關(guān)手冊,覆蓋了Java核心技術(shù)、JVM、Java并發(fā)、SSM、微服務(wù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。

          獲取方式:點(diǎn)“在看”,關(guān)注公眾號并回復(fù)?Java?領(lǐng)取,更多內(nèi)容陸續(xù)奉上。

          PS:因公眾號平臺更改了推送規(guī)則,如果不想錯(cuò)過內(nèi)容,記得讀完點(diǎn)一下在看,加個(gè)星標(biāo),這樣每次新文章推送才會第一時(shí)間出現(xiàn)在你的訂閱列表里。

          點(diǎn)“在看”支持小哈呀,謝謝啦??

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