Python怎么使用ClickHouse

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ClickHouse是近年来备受关注的开源列式数据库（DBMS），主要用于数据联机分析（OLAP）领域，于2016年开源。目前国内社区火热，各个大厂纷纷跟进大规模使用。

• 今日头条，内部用ClickHouse来做用户行为分析，内部一共几千个ClickHouse节点，单集群最大1200节点，总数据量几十PB，日增原始数据300TB左右。

• 腾讯内部用ClickHouse做游戏数据分析，并且为之建立了一整套监控运维体系。

• 携程内部从2018年7月份开始接入试用，目前80%的业务都跑在ClickHouse上。每天数据增量十多亿，近百万次查询请求。

• 快手内部也在使用ClickHouse，存储总量大约10PB， 每天新增200TB， 90%查询小于3S。

在国外，Yandex内部有数百节点用于做用户点击行为分析，CloudFlare、Spotify等头部公司也在使用。

ClickHouse最初是为 YandexMetrica 世界第二大Web分析平台 而开发的。多年来一直作为该系统的核心组件被该系统持续使用着。

1. 关于ClickHouse使用实践

首先，我们回顾一些基础概念：

• OLTP：是传统的关系型数据库，主要操作增删改查，强调事务一致性，比如银行系统、电商系统。

• OLAP：是仓库型数据库，主要是读取数据，做复杂数据分析，侧重技术决策支持，提供直观简单的结果。

1.1. ClickHouse 应用于数据仓库场景

ClickHouse做为列式数据库，列式数据库更适合OLAP场景，OLAP场景的关键特征：

• 绝大多数是读请求

• 数据以相当大的批次(> 1000行)更新，而不是单行更新;或者根本没有更新。

• 已添加到数据库的数据不能修改。

• 对于读取，从数据库中提取相当多的行，但只提取列的一小部分。

• 宽表，即每个表包含着大量的列

• 查询相对较少(通常每台服务器每秒查询数百次或更少)

• 对于简单查询，允许延迟大约50毫秒

• 列中的数据相对较小：数字和短字符串(例如，每个URL 60个字节)

• 处理单个查询时需要高吞吐量(每台服务器每秒可达数十亿行)

• 事务不是必须的

• 对数据一致性要求低

• 每个查询有一个大表。除了他以外，其他的都很小。

• 查询结果明显小于源数据。换句话说，数据经过过滤或聚合，因此结果适合于单个服务器的RAM中

1.2. 客户端工具DBeaver

Clickhouse客户端工具为dbeaver，官网为https://dbeaver.io/。

• dbeaver是免费和开源（GPL）为开发人员和数据库管理员通用数据库工具。[百度百科]

• 易用性是该项目的主要目标，是经过精心设计和开发的数据库管理工具。免费、跨平台、基于开源框架和允许各种扩展写作（插件）。

• 它支持任何具有一个JDBC驱动程序数据库。

• 它可以处理任何的外部数据源。

通过操作界面菜单中“数据库”创建配置新连接，如下图所示，选择并下载ClickHouse驱动（默认不带驱动）。

DBeaver配置是基于Jdbc方式，一般默认URL和端口如下：

jdbc:clickhouse://192.168.17.61:8123

如下图所示。

在是用DBeaver连接Clickhouse做查询时，有时候会出现连接或查询超时的情况，这个时候可以在连接的参数中添加设置socket_timeout参数来解决问题。

jdbc:clickhouse://{host}:{port}[/{database}]?socket_timeout=600000

1.3. 大数据应用实践

• 环境简要说明：

• 硬件资源有限，仅有16G内存，交易数据为亿级。

本应用是某交易大数据，主要包括交易主表、相关客户信息、物料信息、历史价格、优惠及积分信息等，其中主交易表为自关联树状表结构。

为了分析客户交易行为，在有限资源的条件下，按日和交易点抽取、汇集交易明细为交易记录，如下图所示。

其中，在ClickHouse上，交易数据结构由60个列（字段）组成，截取部分如下所示：

针对频繁出现“would use 10.20 GiB , maximum: 9.31 GiB”等内存不足的情况，基于ClickHouse的SQL，编写了提取聚合数据集SQL语句，如下所示。

大约60s返回结果，如下所示：

2. Python使用ClickHouse实践

2.1. ClickHouse第三方Python驱动clickhouse_driver

ClickHouse没有提供官方Python接口驱动，常用第三方驱动接口为clickhouse_driver，可以使用pip方式安装，如下所示：

pip install clickhouse_driver
Collecting clickhouse_driver
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/88/59/c570218bfca84bd0ece896c0f9ac0bf1e11543f3c01d8409f5e4f801f992/clickhouse_driver-0.2.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl (173kB)
    100% |████████████████████████████████| 174kB 27kB/s
Collecting tzlocal<3.0 (from clickhouse_driver)
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/5d/94/d47b0fd5988e6b7059de05720a646a2930920fff247a826f61674d436ba4/tzlocal-2.1-py2.py3-none-any.whl
Requirement already satisfied: pytz in d:\python\python36\lib\site-packages (from clickhouse_driver) (2020.4)
Installing collected packages: tzlocal, clickhouse-driver
Successfully installed clickhouse-driver-0.2.1 tzlocal-2.1

使用的client api不能用了，报错如下：

  File "clickhouse_driver\varint.pyx", line 62, in clickhouse_driver.varint.read_varint

  File "clickhouse_driver\bufferedreader.pyx", line 55, in clickhouse_driver.bufferedreader.BufferedReader.read_one

  File "clickhouse_driver\bufferedreader.pyx", line 240, in clickhouse_driver.bufferedreader.BufferedSocketReader.read_into_buffer

EOFError: Unexpected EOF while reading bytes

Python驱动使用ClickHouse端口9000。

ClickHouse服务器和客户端之间的通信有两种协议：http（端口8123）和本机（端口9000）。DBeaver驱动配置使用jdbc驱动方式，端口为8123。

ClickHouse接口返回数据类型为元组，也可以返回Pandas的DataFrame，本文代码使用的为返回DataFrame。

collection = self.client.query_dataframe(self.query_sql)

2.2. 实践程序代码

由于我本机最初资源为8G内存（现扩到16G），以及实际可操作性，分批次取数据保存到多个文件中，每个文件大约为1G。

# -*- coding: utf-8 -*-
'''
Created on 2021年3月1日
@author: xiaoyw
'''
import pandas as pd
import json
import numpy as np
import datetime
from clickhouse_driver import Client
#from clickhouse_driver import connect
# 基于Clickhouse数据库基础数据对象类
class DB_Obj(object):
    '''
    192.168.17.61:9000
    ebd_all_b04.card_tbl_trade_m_orc
    '''
    def __init__(self, db_name):
        self.db_name = db_name
        host='192.168.17.61' #服务器地址
        port ='9000' #'8123' #端口
        user='***' #用户名
        password='***' #密码
        database=db_name #数据库
        send_receive_timeout = 25 #超时时间
        self.client = Client(host=host, port=port, database=database) #, send_receive_timeout=send_receive_timeout)
        #self.conn = connect(host=host, port=port, database=database) #, send_receive_timeout=send_receive_timeout)
        
    def setPriceTable(self,df):
        self.pricetable = df
    def get_trade(self,df_trade,filename):          
        print('Trade join price!')
        df_trade = pd.merge(left=df_trade,right=self.pricetable[['occurday','DIM_DATE','END_DATE','V_0','V_92','V_95','ZDE_0','ZDE_92',
                              'ZDE_95']],how="left",on=['occurday'])
        df_trade.to_csv(filename,mode='a',encoding='utf-8',index=False)
    def get_datas(self,query_sql):          
        n = 0 # 累计处理卡客户数据
        k = 0 # 取每次DataFrame数据量
        batch = 100000 #100000 # 分批次处理
        i = 0 # 文件标题顺序累加
        flag=True # 数据处理解释标志
        filename = 'card_trade_all_{}.csv'
        while flag:
            self.query_sql = query_sql.format(n, n+batch) 
            print('query started')
            collection = self.client.query_dataframe(self.query_sql)
            print('return query result')
            df_trade = collection #pd.DataFrame(collection)
            
            i=i+1
            k = len(df_trade) 
            if k > 0:
                self.get_trade(df_trade, filename.format(i))
            
            n = n + batch
            if k == 0:
                flag=False        
            print('Completed ' + str(k) + 'trade details!')
            print('Usercard count ' + str(n) )    
               
        return n                
# 价格变动数据集
class Price_Table(object):
    def __init__(self, cityname, startdate):
        self.cityname = cityname
        self.startdate = startdate
        self.filename = 'price20210531.csv'
        
    def get_price(self):
        df_price = pd.read_csv(self.filename)
        ......
            self.price_table=self.price_table.append(data_dict, ignore_index=True)    
            
        print('generate price table!')   
class CardTradeDB(object):
    def __init__(self,db_obj): 
        self.db_obj = db_obj
        
    def insertDatasByCSV(self,filename):
        # 存在数据混合类型
        df = pd.read_csv(filename,low_memory=False)
        
    # 获取交易记录    
    def getTradeDatasByID(self,ID_list=None):
        # 字符串过长，需要使用'''
        query_sql = '''select C.carduser_id,C.org_id,C.cardasn,C.occurday as 
        		......
                limit {},{})
                group by C.carduser_id,C.org_id,C.cardasn,C.occurday
                order by C.carduser_id,C.occurday'''
        
        
        n = self.db_obj.get_datas(query_sql)
        
        return n
                    
if __name__ == '__main__':
    PTable = Price_Table('湖北','2015-12-01')   
    PTable.get_price()  
    
    db_obj = DB_Obj('ebd_all_b04')
    db_obj.setPriceTable(PTable.price_table)
    CTD = CardTradeDB(db_obj)
    df = CTD.getTradeDatasByID()

返回本地文件为：

3. 小结一下

ClickHouse在OLAP场景下应用，查询速度非常快，需要大内存支持。Python第三方clickhouse-driver 驱动基本满足数据处理需求，如果能返回Pandas DataFrame最好。

ClickHouse和Pandas聚合都是非常快的，ClickHouse聚合函数也较为丰富（例如文中anyLast(x)返回最后遇到的值），如果能通过SQL聚合的，还是在ClickHouse中完成比较理想，把更小的结果集反馈给Python进行机器学习。

操作ClickHouse删除指定数据

def info_del2(i):
    client = click_client(host='地址', port=端口, user='用户名', password='密码',
                          database='数据库')
    sql_detail='alter table SS_GOODS_ORDER_ALL delete where order_id='+str(i)+';'
    try:
        client.execute(sql_detail)
    except Exception as e:
        print(e,'删除商品数据失败')

在进行数据删除的时候，python操作clickhou和mysql的方式不太一样，这里不能使用以往常用的%s然后添加数据的方式，必须完整的编辑一条语句，如同上面方法所写的一样，传进去的参数统一使用str类型

读到这里，这篇“Python怎么使用ClickHouse”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注亿速云行业资讯频道。