🪴 BLOG IT

Как ClickHouse достигает высокой доступности и отказоустойчивости

3 min read

ClickHouse обеспечивает высокую доступность (HA) и отказоустойчивость с помощью репликации, шардирования, распределённых запросов и механизмов переключения в случае сбоя. Эти функции позволяют ClickHouse работать бесперебойно даже в многозвенных кластерных средах, предотвращая потерю данных и обеспечивая доступность запросов при сбоях.

1. Основные механизмы высокой доступности и отказоустойчивости

ClickHouse достигает высокой доступности и отказоустойчивости с помощью трёх основных техник:

ХарактеристикаЦель
РепликацияОбеспечивает наличие копий данных на нескольких узлах
ШардированиеРаспределяет данные по нескольким узлам для масштабируемости
Распределённые запросыОбеспечивает балансировку нагрузки и отказоустойчивость запросов

2. Репликация в ClickHouse (Обеспечение избыточности данных)

ClickHouse предоставляет асинхронную репликацию с использованием движка ReplicatedMergeTree. Это гарантирует, что каждый шард имеет одну или несколько реплик, что улучшает долговечность и доступность данных.

Как это работает:

  • Каждый шард имеет несколько реплик (узлов, хранящих идентичные копии данных).
  • Записи сначала отправляются на одну реплику и затем асинхронно реплицируются на другие.
  • Если реплика выходит из строя, другая реплика автоматически обслуживает запросы.

Пример: Настройка реплицированной таблицы

CREATE TABLE sales (
    id UInt32,
    event_time DateTime,
    product_id UInt32,
    amount Float32
) ENGINE = ReplicatedMergeTree('/clickhouse/tables/shard1/sales', '{replica}')
PARTITION BY toYYYYMM(event_time)
ORDER BY (event_time, id);

🔹 ZooKeeper управляет репликацией, обеспечивая автоматическую синхронизацию.

Преимущества репликации:

✅ Предотвращает потерю данных в случае сбоя узла.
✅ Поддерживает автоматическое переключение в случае сбоя реплики — если одна реплика выходит из строя, запросы направляются на другую.
✅ Обеспечивает горизонтальное масштабирование за счет распределения запросов на чтение между репликами.

3. Шардирование (Улучшение производительности и отказоустойчивости)

Шардирование разделяет данные горизонтально между несколькими узлами, обеспечивая:

  • Большую масштабируемость — каждый узел хранит только часть данных.
  • Балансировку нагрузки — выполнение запросов распределяется по шардам.
  • Отказоустойчивость — если один шард недоступен, другие продолжают обработку.

Пример: Создание распределённой таблицы по шардированию

CREATE TABLE sales_distributed
ENGINE = Distributed(my_cluster, default, sales, rand());

Преимущества шардирования:

✅ Предотвращает перегрузку одного узла.
✅ Увеличивает скорость запросов за счет параллельного выполнения.
✅ Обеспечивает, что кластер продолжает работать, даже если один шард выходит из строя.

4. Распределённые запросы (Обеспечение непрерывной доступности)

ClickHouse поддерживает распределённые запросы, которые:

  • Автоматически перенаправляют запросы на здоровые узлы.
  • Балансируют нагрузку между несколькими серверами.
  • Повторяют неудавшиеся запросы, если узел временно недоступен.

Пример: Запрос к распределённой таблице

SELECT COUNT(*) FROM sales_distributed WHERE event_time >= '2024-01-01';

ClickHouse распределяет запрос по всем доступным шарам.
Если один шард выходит из строя, другие шарды продолжают обработку.

Преимущества распределённых запросов:

✅ Обрабатывает сбои узлов гладко (перенаправляет запросы).
✅ Динамически балансирует нагрузку запросов.
✅ Поддерживает масштабное параллельное выполнение запросов.

5. ZooKeeper: Управление репликацией и переключением в случае сбоя

Последние версии не используют ZooKeeper

ClickHouse использует ZooKeeper для:

  • Координации реплик (определение, какие узлы хранят какие данные).
  • Управления переключением в случае сбоя (обнаружение сбойных узлов и переключение трафика).
  • Хранения распределённой метаинформации (обеспечение консистентности).

Процесс переключения в случае сбоя:

  1. ZooKeeper обнаруживает сбой реплики.
  2. Трафик перенаправляется на другую доступную реплику.
  3. Новые данные синхронизируются, когда восстановленный узел возвращается в работу.

6. Обработка сбоев узлов и автоматическое восстановление

ClickHouse разработан для отказоустойчивости:

  • Если реплика выходит из строя → другая реплика берет на себя её работу.
  • Если шард выходит из строя → запросы продолжают обрабатываться на доступных шарах.
  • Если ZooKeeper выходит из строя → ClickHouse кэширует метаданные и продолжает работу.

Graph View

Backlinks