快手携程等公司转战到 ClickHouse，ES 难道不行了？

Posted xhmj12

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了快手携程等公司转战到 ClickHouse，ES 难道不行了？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

‍

来源：zhuanlan.zhihu.com/p/353296392

Elasticsearch 是一个实时的分布式搜索分析引擎，它的底层是构建在Lucene之上的。简单来说是通过扩展Lucene的搜索能力，使其具有分布式的功能。ES通常会和其它两个开源组件logstash（日志采集）和Kibana（仪表盘）一起提供端到端的日志/搜索分析的功能，常常被简称为ELK。

Clickhouse是俄罗斯搜索巨头Yandex开发的面向列式存储的关系型数据库。

ClickHouse是过去两年中OLAP领域中最热门的，并于2016年开源。

ES是最为流行的大数据日志和搜索解决方案，但是近几年来，它的江湖地位受到了一些挑战，许多公司已经开始把自己的日志解决方案从ES迁移到了Clickhouse，这里就包括：携程，快手等公司。

架构和设计的对比

ES的底层是Lucenc，主要是要解决搜索的问题。搜索是大数据领域要解决的一个常见的问题，就是在海量的数据量要如何按照条件找到需要的数据。搜索的核心技术是倒排索引和布隆过滤器。ES通过分布式技术，利用分片与副本机制，直接解决了集群下搜索性能与高可用的问题。

ElasticSearch是为分布式设计的，有很好的扩展性，在一个典型的分布式配置中，每一个节点（node）可以配制成不同的角色，如下图所示：

  • Client Node，负责API和数据的访问的节点，不存储／处理数据

  • Data Node，负责数据的存储和索引

  • Master Node， 管理节点，负责Cluster中的节点的协调，不存储数据。


ClickHouse是基于MPP架构的分布式ROLAP（关系OLAP）分析引擎。每个节点都有同等的责任，并负责部分数据处理（不共享任何内容）。ClickHouse 是一个真正的列式数据库管理系统（DBMS)。

在 ClickHouse 中，数据始终是按列存储的，包括矢量（向量或列块）执行的过程。让查询变得更快，最简单且有效的方法是减少数据扫描范围和数据传输时的大小，而列式存储和数据压缩就可以帮助实现上述两点。Clickhouse同时使用了日志合并树，稀疏索引和CPU功能（如SIMD单指令多数据）充分发挥了硬件优势，可实现高效的计算。Clickhouse 使用Zookeeper进行分布式节点之间的协调。

为了支持搜索，Clickhouse同样支持布隆过滤器。

查询对比实战

为了对比ES和Clickhouse的基本查询能力的差异，我写了一些代码（https://github.com/gangtao/esvsch）来验证。

这个测试的架构如下：

架构主要有四个部分组成：

  • ES stack ES stack有一个单节点的Elastic的容器和一个Kibana容器组成，Elastic是被测目标之一，Kibana作为验证和辅助工具。部署代码如下：

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

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

用Docker compose启动ES和Clickhouse的stack后，我们需要导入数据，我们利用Vector的generator功能，生成syslog，并同时导入ES和Clickhouse，在这之前，我们需要在Clickhouse上创建表。ES的索引没有固定模式，所以不需要事先创建索引。

创建表的代码如下：

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);

创建好表之后，我们就可以启动vector，向两个stack写入数据了。vector的数据流水线的定义如下：

[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<priority>\\d*)>(?P<version>\\d) (?P<timestamp>\\d{4}-\\d{2}-\\d{2}T\\d{2}:\\d{2}:\\d{2}\\.\\d{3}Z) (?P<hostname>\\w+\\.\\w+) (?P<application>\\w+) (?P<pid>\\d+) (?P<mid>ID\\d+) - (?P<message>.*)$']


[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

这里简单介绍一下这个流水线：

运行Docker命令，执行该流水线：

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

数据导入后，我们针对一下的查询来做一个对比。ES使用自己的查询语言来进行查询，Clickhouse支持SQL，我简单测试了一些常见的查询，并对它们的功能和性能做一些比较。

  • 返回所有的记录

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


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog"

  • 匹配单个字段

# ES
{
  "query":{
    "match":{
      "hostname":"for.org"
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog WHERE hostname='for.org'"

  • 匹配多个字段

# ES
{
  "query":{
    "multi_match":{
      "query":"up.com ahmadajmi",
        "fields":[
          "hostname",
          "application"
        ]
    }
  }
}


# Clickhouse、
"SELECT * FROM syslog WHERE hostname='for.org' OR application='ahmadajmi'"

  • 单词查找，查找包含特定单词的字段

# ES
{
  "query":{
    "term":{
      "message":"pretty"
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog WHERE lowerUTF8(raw) LIKE '%pretty%'"

  • 范围查询， 查找版本大于2的记录

# ES
{
  "query":{
    "range":{
      "version":{
        "gte":2
      }
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog WHERE version >= 2"

  • 查找到存在某字段的记录 ES是文档类型的数据库，每一个文档的模式不固定，所以会存在某字段不存在的情况；而Clickhouse对应为字段为空值

# ES
{
  "query":{
    "exists":{
      "field":"application"
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog WHERE application is not NULL"

  • 正则表达式查询，查询匹配某个正则表达式的数据

# ES
{
  "query":{
    "regexp":{
      "hostname":{
        "value":"up.*",
          "flags":"ALL",
            "max_determinized_states":10000,
              "rewrite":"constant_score"
      }
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT * FROM syslog WHERE match(hostname, 'up.*')"

  • 聚合计数，统计某个字段出现的次数

# ES
{
  "aggs":{
    "version_count":{
      "value_count":{
        "field":"version"
      }
    }
  }
}


# Clickhouse
"SELECT count(version) FROM syslog"

  • 聚合不重复的值，查找所有不重复的字段的个数

# ES
{
  "aggs":{
    "my-agg-name":{
      "cardinality":{
        "field":"priority"
      }
    }
  }
}


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

我用Python的SDK，对上述的查询在两个Stack上各跑10次，然后统计查询的性能结果。

我们画出出所有的查询的响应时间的分布：

总查询时间的对比如下：

通过测试数据我们可以看出Clickhouse在大部分的查询的性能上都明显要优于Elastic。在正则查询（Regex query）和单词查询（Term query）等搜索常见的场景下，也并不逊色。

在聚合场景下，Clickhouse表现异常优秀，充分发挥了列村引擎的优势。

注意，我的测试并没有任何优化，对于Clickhouse也没有打开布隆过滤器。可见Clickhouse确实是一款非常优秀的数据库，可以用于某些搜索的场景。当然ES还支持非常丰富的查询功能，这里只有一些非常基本的查询，有些查询可能存在无法用SQL表达的情况。

总结

本文通过对于一些基本查询的测试，对比了Clickhouse 和Elasticsearch的功能和性能，测试结果表明，Clickhouse在这些基本场景表现非常优秀，性能优于ES，这也解释了为什么用很多的公司应从ES切换到Clickhouse之上。

PS：如果觉得我的分享不错，欢迎大家随手点赞、转发、在看。

PS：欢迎在留言区留下你的观点，一起讨论提高。如果今天的文章让你有新的启发，欢迎转发分享给更多人。

以上是关于快手携程等公司转战到 ClickHouse，ES 难道不行了？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

最佳实践携程ClickHouse日志分析实践

Clickhouse Projection 特性探索

从ClickHouse到StarRocks，携程大住宿智能数据平台的应用

尘埃落定 Android暑期实习面试大复盘，字节美团网易快手携程等

最佳实践ClickHouse在携程酒店数仓的实践

ClickHouse场景和未来的一些发展方向