Mỗi Tuần Một Database - #1: ClickHouse

Bất cứ ai làm việc với dữ liệu lớn đều khao khát tốc độ. Khi các báo cáo và dashboard mất hàng phút, thậm chí hàng giờ để tải, doanh nghiệp sẽ mất đi khả năng ra quyết định nhanh chóng. Bước vào sân khấu của ClickHouse: một hệ quản trị cơ sở dữ liệu được thiết kế để giải quyết chính xác vấn đề này, mang lại hiệu suất phân tích đáng kinh ngạc trong thời gian thực.

ClickHouse là gì?

ClickHouse là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) mã nguồn mở, hướng cột, được tối ưu hóa cho việc xử lý phân tích trực tuyến (OLAP). Được phát triển bởi Yandex, công ty công nghệ khổng lồ của Nga, ClickHouse được xây dựng để xử lý các truy vấn quy mô lớn trên dữ liệu lớn một cách hiệu quả. Kiến trúc của nó được tinh chỉnh để chạy các truy vấn phức tạp với tốc độ cao, tận dụng khả năng xử lý vector và sử dụng hiệu quả CPU cũng như bộ nhớ.

Điều gì làm cho ClickHouse nhanh đến kinh ngạc?

Tốc độ ấn tượng của ClickHouse không phải là phép màu, mà là kết quả của các quyết định kiến trúc thông minh:

• Lưu trữ theo cột: Không giống như các cơ sở dữ liệu truyền thống lưu trữ dữ liệu theo hàng, ClickHouse tổ chức dữ liệu theo cột. Cách tiếp cận này giúp cải thiện đáng kể việc sử dụng bộ nhớ và tốc độ xử lý, vì nó cho phép cơ sở dữ liệu chỉ đọc các cột cần thiết cho một truy vấn.
• Nén dữ liệu hiệu quả: ClickHouse sử dụng các thuật toán nén để giảm thiểu yêu cầu không gian lưu trữ, điều này giúp giảm các hoạt động I/O và tăng tốc độ truy cập dữ liệu.
• Xử lý song song: Kiến trúc của ClickHouse tận dụng khả năng đa luồng để thực thi các truy vấn nhanh hơn bằng cách khai thác các lõi CPU. Mỗi truy vấn được chia thành các tác vụ nhỏ hơn có thể chạy đồng thời, giúp cải thiện thông lượng và giảm độ trễ.
• Thực thi truy vấn vector hóa: ClickHouse xử lý dữ liệu theo từng khối, hoặc vector, thay vì từng hàng riêng lẻ. Việc này cho phép nó thực hiện các hoạt động trên nhiều cột dữ liệu cùng một lúc, giúp nó trở nên cực kỳ nhanh chóng và hiệu quả.
• Kiến trúc phân tán: ClickHouse được thiết kế để phân tán trên nhiều nút, cho phép nó xử lý hàng petabyte dữ liệu một cách dễ dàng.

Ưu và Nhược điểm của ClickHouse

Ưu điểm:

• Tốc độ vượt trội: Được tối ưu hóa cho các truy vấn phân tích, ClickHouse mang lại hiệu suất truy vấn cực nhanh, thường chỉ trong vài mili giây đến vài giây cho các tập dữ liệu lớn.
• Khả năng mở rộng: ClickHouse có khả năng mở rộng theo chiều ngang, nghĩa là bạn có thể tăng khả năng xử lý bằng cách thêm nhiều máy chủ hơn. Nó có thể mở rộng từ một máy chủ duy nhất đến các cụm với hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn nút.
• SQL quen thuộc: Nó hỗ trợ một phương ngữ SQL phong phú với nhiều phần mở rộng khác nhau, giúp các nhà phát triển và nhà phân tích dữ liệu dễ dàng sử dụng.
• Hiệu quả về chi phí: Là một dự án mã nguồn mở, ClickHouse miễn phí sử dụng. Hiệu suất cao của nó cũng có nghĩa là bạn có thể đạt được kết quả mong muốn với ít tài nguyên phần cứng hơn, giúp giảm chi phí.

Nhược điểm:

• Không phù hợp với OLTP: ClickHouse không được thiết kế cho khối lượng công việc xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP). Nó không phù hợp cho các trường hợp sử dụng yêu cầu cập nhật hoặc xóa thường xuyên các bản ghi riêng lẻ.
• Hỗ trợ JOIN hạn chế: Mặc dù ClickHouse hỗ trợ các phép JOIN, nhưng chúng có thể không hiệu quả bằng các cơ sở dữ liệu hướng hàng truyền thống, đặc biệt là đối với các phép JOIN phức tạp.
• Đường cong học tập: Mặc dù sử dụng SQL, việc tối ưu hóa hiệu suất trong ClickHouse đòi hỏi sự hiểu biết về các tính năng cụ thể của nó như phân vùng, sharding và sao chép.

Các ứng dụng thực tế của ClickHouse

Hiệu suất vượt trội của ClickHouse làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau:

• Phân tích thời gian thực và trí tuệ doanh nghiệp: ClickHouse rất lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu phân tích dữ liệu phát trực tuyến để có thông tin chi tiết ngay lập tức. Nó hỗ trợ giám sát thời gian thực, phát hiện gian lận và các đề xuất được cá nhân hóa. Các công cụ BI tích hợp với ClickHouse cho phép người dùng phân tích xu hướng, mẫu và dữ liệu lịch sử.
• Phân tích log và sự kiện: ClickHouse vượt trội trong việc phân tích log và sự kiện với khả năng giám sát, phát hiện bất thường và phân tích nguyên nhân gốc rễ.
• Phân tích dữ liệu chuỗi thời gian: ClickHouse rất phù hợp để phân tích dữ liệu chuỗi thời gian, chẳng hạn như dữ liệu cảm biến, log, dữ liệu thị trường tài chính hoặc đo lường từ xa IoT.
• Kho dữ liệu và hồ dữ liệu: Người dùng có thể tận dụng cơ sở hạ tầng có thể mở rộng và tiết kiệm chi phí cho các trường hợp sử dụng khác nhau như báo cáo, trí tuệ doanh nghiệp, phát hiện gian lận và phân tích dữ liệu chuỗi thời gian.

So sánh với các giải pháp khác

Khi nào nên sử dụng ClickHouse?

ClickHouse là một lựa chọn tuyệt vời khi:

• Bạn cần thực hiện các truy vấn phân tích phức tạp trên các tập dữ liệu lớn với tốc độ cực nhanh.
• Khối lượng công việc của bạn chủ yếu là đọc, với các hoạt động ghi không thường xuyên.
• Bạn đang xây dựng các ứng dụng tương tác và dashboard phân tích thời gian thực.
• Hiệu quả chi phí và khả năng mở rộng là những yếu tố quan trọng.

Tuy nhiên, ClickHouse có thể không phải là lựa chọn tốt nhất cho:

• Các ứng dụng yêu cầu giao dịch ACID và tính nhất quán dữ liệu cao.
• Các hệ thống yêu cầu cập nhật hoặc xóa thường xuyên các bản ghi riêng lẻ.

Kết luận

ClickHouse đã tạo ra một vị thế riêng trong thế giới cơ sở dữ liệu bằng cách cung cấp hiệu suất vượt trội cho khối lượng công việc phân tích. Khả năng xử lý các tập dữ liệu khổng lồ trong thời gian thực, kết hợp với bản chất mã nguồn mở, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các doanh nghiệp đang tìm cách khai thác sức mạnh của dữ liệu của họ. Mặc dù nó có thể không phải là giải pháp phù hợp cho mọi trường hợp sử dụng, nhưng đối với các ứng dụng phù hợp, ClickHouse có thể là một yếu tố thay đổi cuộc chơi.