第04期：MergeTree 引擎之数据分区

前面通过 一文了解 ClickHouse
介绍过 ClickHouse 的特性、结构、使用场景。自己并未完全深入学习 clickhouse，因为公司打算小范围使用 ClickHouse，所以有必要深入学习之。本文主要内容是关于了解 Clickhouse 的分区感念和分区合并规则。

MergeTree 数据分区规则

创建按照月份为分区条件的表 tab_partition

CREATE TABLE tab_partition(`dt` Date, `v` UInt8) 
ENGINE = MergeTree PARTITION BY toYYYYMM(dt) ORDER BY v;
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-02-11',1),('2020-02-13',2);
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-04-11',3),('2020-04-13',4);
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-09-11',5),('2020-09-10',6);
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-10-12',7),('2020-10-09',8);
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-02-14',9),('2020-02-15',10);
insert into tab_partition(dt,v) values ('2020-02-11',23),('2020-02-13',45);

MergeTree 存储引擎在写入数据之后生成对应的分区文件为：

MergeTree 的分区目录是在写入数据的过程中被创建出来，每 insert 一次，就会创建一批次分区目录。也就是说如果仅创建表结构，是不会创建分区目录的，因为木有数据。

MergeTree 数据分区目录命名规则其规则为：PartitionID_MinBlockNum_MaxBlockNum_Level
比如 202002_4_4_0 其中 202002 是分区ID ，4_4 对应的是
最小的数据块编号和最大的数据块编号，最后的 _0 表示目前分区合并的层级。
各部分的含义及命名规则如下：
PartitionID：该值由 insert 数据时分区键的值来决定。分区键支持使用任何一个或者多个字段组合表达式，针对取值数据类型的不同，分区 ID 的生成逻辑目前有四种规则：

不指定分区键：如果建表时未指定分区键，则分区 ID 默认使用 all，所有数据都被写入 all 分区中。

整型字段：如果分区键取值是整型字段，并且无法转换为 YYYYMMDD 的格式，则会按照该整型字段的字符形式输出，作为分区 ID 取值。

日期类型：如果分区键属于日期格式，或可以转换为 YYYYMMDD 格式的整型，则按照 YYYYMMDD 格式化后的字符形式输出，作为分区 ID 取值。

其他类型：如果使用其他类似 Float、String 等类型作为分区键，会通过对其插入数据的 128 位 Hash 值作为分区 ID 的取值。

MinBlockNum 和 MaxBlockNum：BlockNum 是一个整型的自增长型编号，该编号在单张 MergeTree 表中从 1 开始全局累加，当有新的分区目录创建后，该值就加 1，对新的分区目录来讲，MinBlockNum 和 MaxBlockNum 取值相同。例如上面示例数据为 202002_1_1_0  202002_1_5_1，但当分区目录进行合并后，取值规则会发生变化，MinBlockNum 取同一分区所欲目录中最新的 MinBlockNum 值。MaxBlockNum 取同一分区内所有目录中的最大值。
Level：表示合并的层级。相当于某个分区被合并的次数，它不是以表全局累加，而是以分区为单位，初始创建的分区，初始值为 0，相同分区 ID 发生合并动作时，在相应分区内累计加 1。

MergeTree 数据分区合并规则

随着数据的写入 MergeTree 存储引擎会很多分区目录。如果分区目录数太多怎么办？因为 Clickhouse 的 MergeTree 存储引擎是基于 LSM 实现的。MergeTree 可以通过分区合并将属于相同分区的多个目录合并为一个新的目录（官方描述在 10 到 15 分钟内会进行合并，也可直接执行 optimize 语句），已经存在的旧目录（也即 system.parts 表中 activie 为 0 的分区）在之后某个时刻通过后台任务删除（默认 8 分钟）。

分区合并

我们回顾之前创建的表的分区目录

# ls 
202002_1_1_0  202004_2_2_0  202009_3_3_0
202002_4_4_0  202002_5_5_0

手工触发分区合并

qabb-qa-ch00 :) optimize table tab_partition;
OPTIMIZE TABLE tab_partition
Ok.
0 rows in set. Elapsed: 0.003 sec.

qabb-qa-ch00 :) select partition,name,part_type, active from system.parts where  table ='tab_partition';
┌─partition─┬─name─────────┬─part_type─┬─active─┐
│ 202002    │ 202002_1_1_0 │ Wide      │      0 │
│ 202002    │ 202002_1_5_1 │ Wide      │      1 │
│ 202002    │ 202002_4_4_0 │ Wide      │      0 │
│ 202002    │ 202002_5_5_0 │ Wide      │      0 │
│ 202004    │ 202004_2_2_0 │ Wide      │      1 │
│ 202009    │ 202009_3_3_0 │ Wide      │      1 │
└───────────┴──────────────┴───────────┴────────┘

6 rows in set. Elapsed: 0.003 sec.

其中 active 为 1 表示经过合并之后的最新分区，为 0 则表示旧分区，查询时会自动过滤 active=0 的分区。
我们通过分区 202002 最新的分区目录 202002_1_5_1 看到合并分区新目录的命名规则如下：

PartitionID：分区 ID 保持不变
MinBlockNum：取同一个分区内所有目录中最小的 MinBlockNum 值
MaxBlockNUm：取同一个分区内所有目录中最大的 MaxBlockNum 值
Level：取同一个分区内最大 Level 值并加 1

合并之后的目录结构如下：

小结

本文可以认为是《ClickHouse 原理解析与应用实践》的学习笔记。通过案例介绍了 MergeTree 的分区产生的机制，命名规则，以及合并的基本过程。有兴趣的朋友可以自己动手实践一下。

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