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clickhouse多磁盘存储

早期 clickhouse 仅支持单一存储设备，19.15 版本以后支持将数据分别保存在不同的存储设备，且能够自动在不同设备间移动数据。使 clickhouse 可以实现阶梯式多层存储，即将冷热数据分离，将冷热数据分别保存在不同类型的存储设备中。

日常交互式查询中，95% 查询访问近几天的数据，剩下 5% 的跑一些长周期批处理任务。我们可以通过阶梯式多层存储，将最新的热点数据放在高性能介质如 SSD，旧的历史数据放在廉价的机械硬盘中。此外，将数据存在多个存储设备中，以扩展服务器的存储能力，clickhouse 也能够自动在不同存储设备之间移动数据。

clickhouse多磁盘存储

每张 MergeTree 表都有一个存储策略，用以规定该表数据如何写入；策略将不同的磁盘分到一个或多个卷中，并规定了数据的写入顺序以及如何在磁盘之间移动数据。

如果没有特别指定，每一个表都有一个默认的存储策略default，该策略将数据存储在配置文件中path指定的路径下。

初始状态在clickhouse配置文件中指定了数据存放目录为：

/home/work/bigdata/clickhouse/data/

启动客户端并查看当前clickhouse感知到的磁盘目录：

SELECT 
    name, 
    path, 
    formatReadableSize(free_space) AS free, 
    formatReadableSize(total_space) AS total, 
    formatReadableSize(keep_free_space) AS reserved
FROM system.disks

┌─name────┬─path────────────────────────────────┬─free─────┬─total────┬─reserved─┐
│ default │ /home/work/bigdata/clickhouse/data/ │ 1.16 TiB │ 3.52 TiB │ 0.00 B   │
└─────────┴─────────────────────────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┘

1 rows in set. Elapsed: 0.040 sec.

在服务器上挂载了额外的磁盘：

$ lsblk

NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb      8:16   0   3.7T  0 disk 
`-sdb1   8:17   0   3.7T  0 part /home/disk0
sdc      8:32   0   3.7T  0 disk 
`-sdc1   8:33   0   3.7T  0 part /home/disk1
sdd      8:48   0   3.7T  0 disk 
`-sdd1   8:49   0   3.7T  0 part /home/disk2
sde      8:64   0   3.7T  0 disk 
`-sde1   8:65   0   3.7T  0 part /home/disk3
sdf      8:80   0   3.7T  0 disk 
`-sdf1   8:81   0   3.7T  0 part /home/disk4
sdg      8:96   0   3.7T  0 disk 
`-sdg1   8:97   0   3.7T  0 part /home/disk5
sdh      8:112  0   3.7T  0 disk 
`-sdh1   8:113  0   3.7T  0 part /home/disk6

在每个磁盘中创建对应的存放clickhouse数据的目录，并修改目录所有者为click house用户

mkdir -p /home/disk0/clickhouse/
chown -R clickhouse.clickhouse /home/disk0/clickhouse/

修改clickhouse服务配置文件 /etc/clickhouse-server/config.xml增加上述磁盘

<yandex>
<storage_configuration>
<disks>
<disk_name_0> <!-- disk name -->
<path>/home/disk0/clickhouse/</path>
</disk_name_0>
<disk_name_1>
<path>/home/disk1/clickhouse/</path>
</disk_name_1>
<disk_name_2>
<path>/home/disk2/clickhouse/</path>
</disk_name_2>
<disk_name_3>
<path>/home/disk3/clickhouse/</path>
</disk_name_3>
<disk_name_4>
<path>/home/disk4/clickhouse/</path>
</disk_name_4>
<disk_name_5>
<path>/home/disk5/clickhouse/</path>
</disk_name_5>
<disk_name_6>
<path>/home/disk6/clickhouse/</path>
</disk_name_6>
</disks>
</storage_configuration>
</yandex>      
重启clickhouse服务      
service clickhouse-server stop
service clickhouse-server start

此时再查看clickhouse感知到的磁盘目录

SELECT 
    name, 
    path, 
    formatReadableSize(free_space) AS free, 
    formatReadableSize(total_space) AS total, 
    formatReadableSize(keep_free_space) AS reserved
FROM system.disks

┌─name────────┬─path────────────────────────────────┬─free─────┬─total────┬─reserved─┐
│ default     │ /home/work/bigdata/clickhouse/data/ │ 1.34 TiB │ 3.52 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_0 │ /home/disk0/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_1 │ /home/disk1/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_2 │ /home/disk2/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_3 │ /home/disk3/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_4 │ /home/disk4/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_5 │ /home/disk5/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
│ disk_name_6 │ /home/disk6/clickhouse/             │ 3.58 TiB │ 3.58 TiB │ 0.00 B   │
└─────────────┴─────────────────────────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┘      
可以看到，除了原有的默认路径外，新增了我们新挂载的磁盘目录。

通过上述操作，为clickhouse配置了多个磁盘，但是仅仅这些并不能让表中的数据存在配置的多个磁盘中，可以通过试验观察：

CREATE TABLE sample1
(
    `id` UInt64
)
ENGINE = MergeTree
ORDER BY id

Ok.

0 rows in set. Elapsed: 2.467 sec. 

INSERT INTO sample1 SELECT *
FROM numbers(1000000)

← Progress: 1.05 million rows, 8.39 MB (10.84 million rows/s., 86.74 MB/s.)  99%Ok.

0 rows in set. Elapsed: 0.097 sec. Processed 1.05 million rows, 8.39 MB (10.84 million rows/s., 86.70 MB/s.) 

SELECT 
    name, 
    data_paths
FROM system.tables
WHERE name = 'sample1'

┌─name────┬─data_paths───────────────────────────────────────────────────┐
│ sample1 │ ['/home/work/bigdata/clickhouse/data/data/default/sample1/'] │
└─────────┴──────────────────────────────────────────────────────────────┘

SELECT 
    name, 
    disk_name, 
    path
FROM system.parts
WHERE (table = 'sample1') AND active

┌─name──────┬─disk_name─┬─path───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ all_1_1_0 │ default   │ /home/work/bigdata/clickhouse/data/data/default/sample1/all_1_1_0/ │
└───────────┴───────────┴────────────────────────────────────────────────────────────────────┘      
可以看到该表数据仍然只保存在一个目录中，因为如果不加指定，clickhouse的表有一个默认的单一存储策略default：      
SELECT 
    policy_name, 
    volume_name, 
    disks
FROM system.storage_policies

┌─policy_name─┬─volume_name─┬─disks───────┐
│ default     │ default     │ ['default'] │
└─────────────┴─────────────┴─────────────┘      
为了使多个磁盘生效，仍需两个工作：
  1. 在配置文件中制定存储策略，并通过卷标签来组织多个磁盘
  2. 建表时通过SETTINGS storage_policy=’’来为表指定存储策略

JBOD（“Just a Bunch of Disks”），通过将多个磁盘分配在一个卷中，每次插入数据所生成的data part会以轮询的方式依次写入这些磁盘，该策略的优点：

  1. 通过直接追加磁盘的形式，可以便捷地扩展存储能力
  2. 在多线程并行访问多个不同磁盘时，可以提升读写速度
  3. 由于每个磁盘上的data parts变少，可以加快表的加载速度

在配置文件中添加如下的存储策略配置，并重启clickhouse服务。

<policies>
<policy_name_1>
<volumes>
<volume_name_0>
<disk>disk_name_0</disk>
<disk>disk_name_1</disk>
<disk>disk_name_2</disk>
<disk>disk_name_3</disk>
<disk>disk_name_4</disk>
<disk>disk_name_5</disk>
<disk>disk_name_6</disk>
</volume_name_6>
</volumes>
</policy_name_1>
</policies>      
SELECT policy_name,
       volume_name,
       disks
FROM system.storage_policies


┌─policy_name───┬─volume_name───┬─disks───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ default       │ default       │ ['default']                                                                                         │
│ policy_name_1 │ volume_name_0 │ ['disk_name_0','disk_name_1','disk_name_2','disk_name_3','disk_name_4','disk_name_5','disk_name_6'] │
└───────────────┴───────────────┴─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘      
创建新表并进行测试      
CREATE TABLE sample3 (id UInt64) 
Engine=MergeTree 
ORDER BY id 
SETTINGS storage_policy = 'policy_name_1';

SELECT
    name,
    data_paths,
    metadata_path,
    storage_policy
FROM system.tables
WHERE name = 'sample3';

┌─name────┬─data_paths─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┬─metadata_path───────────────────────────────────────────────────┬─storage_policy─┐
│ sample3 │ ['/home/disk0/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk1/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk2/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk3/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk4/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk5/clickhouse/data/default/sample3/','/home/disk6/clickhouse/data/default/sample3/'] │ /home/work/bigdata/clickhouse/data/metadata/default/sample3.sql │ policy_name_1  │
└─────────┴────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────────────────────────────────────┴────────────────┘

insert into sample3 select * from numbers(1000000);
insert into sample3 select * from numbers(1000000);
insert into sample3 select * from numbers(1000000);
insert into sample3 select * from numbers(1000000);

select name, disk_name, path from system.parts where table = 'sample3';

┌─name──────┬─disk_name───┬─path───────────────────────────────────────────────────┐
│ all_1_1_0 │ disk_name_0 │ /home/disk0/clickhouse/data/default/sample3/all_1_1_0/ │
│ all_2_2_0 │ disk_name_1 │ /home/disk1/clickhouse/data/default/sample3/all_2_2_0/ │
│ all_3_3_0 │ disk_name_2 │ /home/disk2/clickhouse/data/default/sample3/all_3_3_0/ │
│ all_4_4_0 │ disk_name_3 │ /home/disk3/clickhouse/data/default/sample3/all_4_4_0/ │
└───────────┴─────────────┴────────────────────────────────────────────────────────┘      
该表的多磁盘存储已经生效，且插入的测试数据也依次写入到多个磁盘中，      
注意元数据仍然存在默认磁盘目录中。后台的合并任务会定期合并这些小的      
data parts 并生成更大的data parts，同样采用轮询的方式写入这些磁盘中。      
可以手动触发合并任务的执行：      
OPTIMIZE TABLE sample3


Ok. 0 rows in set. Elapsed: 0.148 sec. Processed: 0 rows, 0.0B (0 rows/s, 0.0B/s)

SELECT
    name,
    disk_name,
    path
FROM system.parts
WHERE (table = 'sample3') AND active;

┌─name──────┬─disk_name───┬─path───────────────────────────────────────────────────┐
│ all_1_4_1 │ disk_name_4 │ /home/disk4/clickhouse/data/default/sample3/all_1_4_1/ │
└───────────┴─────────────┴────────────────────────────────────────────────────────┘
多磁盘存储
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