基于开源应用快速构建HTAP系统

原创
2020/12/31 00:00
阅读数 173

利用ProxySQL、MySQL、ClickHouse快速构建HTAP系统

1. 关于ClickHouse

企业里随着数据量的增加,以及日趋复杂的分析性业务需求,主要适用于OLTP场景的MySQL压力越来越大。多年前还能免费试用的infobright社区版也早就销声匿迹,infinidb被MariaDB收入囊中之后改头换面变成ColumnStore,但最近几年发展的平平淡淡,都不是理想的OLAP方案。

战斗民族出品的ClickHouse这几年则是风头正劲,国内用户也越来越多,几大公有云上也提供相应的产品服务,是目前市面上最快的OLAP数据库,性能远超Vertica、Sybase IQ等。关于ClickHouse的性能也可以关注我以前的一份测试报告:ClickHouse性能测试

ClickHouse对MySQL的兼容性也很好,除了很多语法相同或接近外,甚至还可以利用MySQL客户端(协议)连接到ClickHouse。

ClickHouse 可以挂载为 MySQL 的一个从库 ,先全量再增量的实时同步 MySQL 数据,这个功能可以说是今年最亮眼、最刚需的功能,基于它我们可以轻松的打造一套企业级解决方案,让 OLTP 和 OLAP 的融合从此不再头疼。目前支持 MySQL 5.6/5.7/8.0 版本,兼容 Delete/Update 语句,及大部分常用的 DDL 操作。只需要安装最新版本的ClickHouse就可以体验到这个新特性了,不过该特性还处于experimental阶段,还在不断完善中。

2. 关于ProxySQL

ProxySQL是一款强大的中间件为MySQL的架构提供了有力的支持,支持传统主从复制、半同步复制、MGR、PXC等多种MySQL架构,还支持故障自动检测和切换、连接池、读写分离、日志记录、监控、集群部署等多项实用功能。当然了,ProxySQL最大的缺点是性能损失较大,预计至少有20% ~ 30%的性能损失,因此如果是在高性能场景下可能不太合适。不过可以考虑通过分库分表等方式降低单节点压力,充分发挥ProxySQL的集群功能。

3. 构建HTAP系统

ClickHouse和ProxySQL的安装本文不再赘述,直接开始动手构建HTAP系统。下面是整体架构示意图

3.1 将ClickHouse配置成为MySQL的从库

登入ClickHouse后,执行下面的命令启用新特性:

clickhouse :) SET allow_experimental_database_materialize_mysql = 1;

在ClickHouse中,创建一个复制通道,即可构建一个MySQL复制从库,例如:

clickhouse :) CREATE DATABASE test ENGINE = MaterializeMySQL('172.24.10.10:3306''test''repl''repl');
clickhouse :) use test;
clickhouse :) show tables;
┌─name─────┐
│ sbtest1  │
│ sbtest10 │
│ sbtest11 │
...
32 rows in set. Elapsed: 0.006 sec.

首次创建复制通道后,ClickHouse会快速从MySQL主库读取所有数据并应用,可以查看数据复制的进度:

[root@yejr.run]# cat metadata/sbtest/.metadata

Version: 2
Binlog File: binlog.001496
Executed GTID: 097ee9f2-2ded-11eb-9211-e4434ba52b50:1-952676723
Binlog Position: 789663343
Data Version: 2

提醒:在这里,我设置的是主从复制专用账号。相对于普通的主从复制账号,用于ClickHouse从库的账号至少还要加上只读权限,例如:

[root@yejr.run]> show grants for repl;
+--------------------------------------------------------------------------+
| Grants for repl@%                                                        |
+--------------------------------------------------------------------------+
| GRANT RELOAD, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO `repl`@`%` |
| GRANT SELECT ON `test`.* TO `repl`@`%`                                   |
+--------------------------------------------------------------------------+

ClickHouse的MaterializeMySQL引擎从MySQL复制数据的速度非常之快,甚至比MySQL原生的从库还要更快,大家可以亲身感受体验下。

接下来,再在ClickHouse中创建一个业务账号,以及一个服务监控账号(用于ProxySQL对后端服务的监控)。编辑ClickHouse的配置文件 users.xml,增加两个用户:

        <app_user>
            <password>app_user</password>
            <networks incl="networks" replace="replace">
                <ip>::/0</ip>
            </networks>
            <profile>default</profile>
            <quota>default</quota>
        </app_user>
        <monitor>
            <password>monitor</password>
            <networks incl="networks" replace="replace">
                <ip>::/0</ip>
            </networks>
            <profile>default</profile>
            <quota>default</quota>
        </monitor>

我只设置了简单密码,也没有修改其权限和quota模式,仅演示用,线上生产环境请自行调整以合规。

3.2 配置ProxySQL

配置mysql_servers表,增加两条记录,并使配置生效:

proxysql> insert into mysql_servers(hostgroup_id, hostname, port) values('0''172.24.10.10''3306');
proxysql> insert into mysql_servers(hostgroup_id, hostname, port) values('1''172.24.10.11''9004');
proxysql> save mysql servers to disk; load mysql servers to run;

其中,172.24.10.10:3306 是MySQL主库,172.24.10.11:9004是ClickHouse从库,9004端口是ClickHouse里给MySQL客户端连接专用的,可以用MySQL客户端(协议)连接进来执行各种操作。

hostgroup分别为0和1,0用于读写组,1用于只读组

配置mysql_users表,加入业务账号和监控账号:

proxysql> select username,password,active from mysql_users;
+-----------+----------+--------+
| username  | password | active |
+-----------+----------+--------+
| app_user  | app_user | 1      |
| monitor   | monitor  | 1      |
+-----------+----------+--------+

proxysql> save mysql users to disk; load mysql users to runtime;

配置mysql_query_rules表,这个是关键,用于判断将哪些SQL转发到MySQL主库,哪些转发到ClickHouse:

proxysql> select rule_id, active, match_pattern,destination_hostgroup from mysql_query_rules;
+---------+--------+-------------------------+-----------------------+
| rule_id | active | match_pattern           | destination_hostgroup |
+---------+--------+-------------------------+-----------------------+
| 1       | 1      | ^SELECT.*\+CLICKHOUSE.* | 1                     |
+---------+--------+-------------------------+-----------------------+

proxysql>  save mysql query rules to disk; load mysql query rules to run;

上述规则的意思是,当SELECT语句中包含 "+CLICKHOUSE" 关键字时,就会自动转发到 ClickHouse 后端去处理,其余的都发送到MySQL后端处理。例如下面这两条SQL就会分别转发到MySQL和ClickHouse后端:

#SQL #1
[root@yejr.run]> SELECT * FROM sbtest1 WHERE id=1;

#SQL #2
[root@yejr.run]> SELECT /*+CLICKHOUSE*/ * FROM sbtest1 WHERE id=1; 

第二条SQL利用MySQL的注释语法巧妙地实现规则HINT。

查询 stats_mysql_query_digest 表的结果予以确认:

proxysql> select hostgroup, schemaname, username, digest, digest_text from stats_mysql_query_digest;
+-----------+------------+----------+--------------------+----------------------------------+
| hostgroup | schemaname | username | digest             | digest_text                      |
+-----------+------------+----------+--------------------+----------------------------------+
| 0         | sbtest     | app_user | 0x5662D7CF0442E794 | select * from sbtest1 where id=? |
| 1         | sbtest     | app_user | 0x5662D7CF0442E794 | select * from sbtest1 where id=? |
+-----------+------------+----------+--------------------+----------------------------------+

可以看到,两条SQL看起来一样,但分别转发到不同的hostgroup了。

最后配置ProxySQL的监控服务(可选,非必须):

proxysql> set mysql-monitor_enabled="true"
proxysql> set mysql-monitor_username="monitor";
proxysql> set mysql-monitor_password="monitor";

proxysql> save mysql variables to disk; load mysql variables to runtime;

至此,一个全部基于开源应用的简易HTAP系统就构建好了。

4. 性能对比

在这里,我选用ClickHouse官方提供的benchmark方案:Star Schema Benchmark。

编译完成后先是利用ssb-dbgen生成测试数据(指定参数 -s 50):

./dbgen -s 50 -T c &
./dbgen -s 50 -T l &
./dbgen -s 50 -T p &
./dbgen -s 50 -T s &
./dbgen -s 50 -T d &

再创建几个测试库表,自行修改建表的DDL以适应MySQL语法。而后导入测试数据,最后根据文档并生成 lineorder_flat 表。

[root@yejr.run]> show table status;
+----------------+--------+---------+------------+-----------+----------------+--------------+
| Name           | Engine | Version | Row_format | Rows      | Avg_row_length | Data_length  |
+----------------+--------+---------+------------+-----------+----------------+--------------+
| customer       | InnoDB |      10 | Dynamic    |   1378209 |            120 |    166363136 |
| lineorder      | InnoDB |      10 | Dynamic    | 297927870 |            100 |  29871833088 |
| lineorder_flat | InnoDB |      10 | Dynamic    | 292584926 |            430 | 125952851968 |
| part           | InnoDB |      10 | Dynamic    |   1192880 |            111 |    132792320 |
| supplier       | InnoDB |      10 | Dynamic    |     99730 |            110 |     11026432 |
+----------------+--------+---------+------------+-----------+----------------+--------------+

数据全部加载完毕后,再在ClickHouse中创建MaterializeMySQL复制通道:

clickhouse :) CREATE DATABASE ssb ENGINE = MaterializeMySQL('172.24.10.10:3380''ssb''repl''repl');

数据量比较大,耐心静待它复制完成即可。

然后连接 ProxySQL,先简单执行大表count(*),观察耗时的不同:

#直接执行count(*),会转发到后端 MySQL 实例
[root@yejr.run]> select count(*) from lineorder_flat;
+-----------+
| count(*)  |
+-----------+
| 300005811 |
+-----------+
1 row in set (3 min 2.14 sec)

#加上HINT规则,会转发到后端 ClickHouse 实例
[root@yejr.run]> select /*+CLICKHOUSE*/ count(*) from lineorder_flat;
+-----------+
| count(*)  |
+-----------+
| 300005811 |
+-----------+
1 row in set (5.67 sec)

光是 count(*) 就差了好多倍。

再选取其中前4个SQL测试,记录的耗时如下:

Query MySQL ClickHouse(从库) ClickHouse(原生)
Q1.1 308.388684 0.149 0.107
Q1.2 320.373203 0.280 0.027
Q1.3 279.673361 0.346 0.030
Q2.1 286.451062 1.246 0.489

很明显,直接在MySQL上查询的效率实在太低了,而作为从库的MaterializeMySQL和ClickHouse原生的MergeTree表虽然也有一定差距,但相差也没那么大了,还算是很快的。

4. 其他说明

  • ClickHouse的MaterializeMySQL中 不支持 create like 语法。例如执行 create table db2.a like db1.a,其中db1是要复制到ClickHouse的,而db2是留在MySQL端,即便这样也会导致ClickHouse端复制报错,需要重启才行。
  • ClickHouse的MaterializeMySQL中也 不支持函数索引
  • 偶尔发现ProxySQL的监控模块连接到ClickHouse后,会发送 SET wait_timeout=N 命令,会导致ClickHouse报错,但不影响正常使用。 重启ProxySQL,或者重启监控开关都可以解决

Enjoy it :)

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本文分享自微信公众号 - 老叶茶馆(iMySQL_WX)。
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