htap数据库(ClickHouse不再只有一个主索引:二级索引正式进化,查询提速90%)

htap数据库(ClickHouse不再只有一个主索引:二级索引正式进化,查询提速90%)
ClickHouse不再只有一个主索引:二级索引正式进化,查询提速90%

【科技圈De那点事-报道】3月19日消息,开源分析型数据库ClickHouse在最新版本中迎来了一项重大架构升级:投影(Projection)功能正式进化为真正的二级索引。这意味着ClickHouse在保持列式存储高性能的同时,补齐了复杂查询场景下的一大短板。根据官方测试数据,启用二级索引后,部分查询场景的性能提升可达90%以上。

为什么需要二级索引

要理解这次升级的意义,得先了解ClickHouse的索引机制。

ClickHouse是一个列式存储的分析型数据库,主打海量数据的快速聚合分析。它的核心优势在于数据压缩率高、扫描速度快,适合那种"从几十亿行数据里算个SUM或者COUNT"的场景。支撑这种性能的关键,是ClickHouse的主索引机制——数据按照某个列(通常是时间戳)排序存储,查询时可以利用索引快速定位数据块,避免全表扫描。

但这个设计有一个天然的限制:主索引只有一个。

如果你的查询条件总是围绕时间戳,那主索引工作得很好。但如果你的查询条件是用户ID、商品ID、或者其他非排序列,ClickHouse就不得不扫描大量无关的数据块,性能会急剧下降。这就好比你有一本按日期排序的账本,但你想查某个客户的所有交易记录——没有按客户排序的索引,你只能从头到尾翻一遍。

在传统关系型数据库里,这个问题通过二级索引解决:除了主索引,你还可以在其他列上创建额外的索引。但ClickHouse长期以来一直缺少原生的二级索引支持,这限制了它在某些场景下的适用性。

投影的进化之路

ClickHouse不是没有尝试过解决这个问题。

早在两年前的版本中,ClickHouse就引入了"投影"(Projection)的概念。简单来说,投影就是预先将数据按照另一种排序方式存储一份副本,查询时如果匹配投影的排序列,就直接用投影而不是主表。这听起来很像物化视图,但投影的优势在于对用户透明——查询时不需要手动指定用哪份数据,ClickHouse会自动选择最优的投影。

htap数据库(ClickHouse不再只有一个主索引:二级索引正式进化,查询提速90%)

但早期的投影功能还比较原始。它更像是"另一张表"而不是真正的索引,维护成本高,使用场景也有限。很多DBA宁愿手动建物化视图,也不愿意用投影。

这次的升级改变了这一点。投影正式进化为"真正的二级索引",在存储效率、查询优化、自动维护等方面都有了质的提升。用ClickHouse团队的话来说,这是"从能用变得更好用"的跨越。

90%的性能提升从何而来

官方公布的90%性能提升,并不是所有查询都能达到的数字。这个数字来自特定的测试场景:在一张包含数十亿行数据的表上,按照非主键列进行过滤查询。

在没有二级索引的情况下,ClickHouse需要扫描全表或者大部分数据块,查询时间以秒甚至分钟计。启用二级索引后,ClickHouse可以直接定位到满足条件的数据块,查询时间降到毫秒级别。这种数量级的提升,对于交互式分析场景来说意义重大——用户不再需要泡杯咖啡等查询结果了。

当然,这种提升是有代价的。二级索引需要额外的存储空间来维护,对于写操作也会有一定的性能损耗。根据ClickHouse官方的估算,二级索引通常会带来10%-30%的存储开销,写性能下降5%-15%。对于读多写少的分析型场景,这个代价通常是值得的;但对于写密集型的应用,就需要权衡了。

对数据分析市场的影响

ClickHouse的这次升级,对整个数据分析市场意味着什么?

首先,它进一步模糊了OLAP(分析型)和HTAP(混合事务/分析处理)数据库的界限。传统上,ClickHouse被归类为纯OLAP数据库,适合离线分析而不适合实时查询。二级索引的加入,让它在实时查询场景下的竞争力大幅提升,可以直接对标一些主打HTAP的数据库产品。

其次,它给采用ClickHouse的公司带来了实实在在的好处。很多公司为了绕过ClickHouse缺少二级索引的限制,不得不引入额外的数据库(如Elasticsearch或Druid)来处理特定查询,架构复杂度和维护成本都很高。现在这些查询可以直接在ClickHouse里完成,架构可以大幅简化。

第三,它加剧了开源分析型数据库的竞争。Apache Doris、StarRocks等竞品近年来发展迅猛,在二级索引等功能上长期领先于ClickHouse。这次升级让ClickHouse重新回到了同一起跑线,接下来的竞争将更多集中在性能优化、生态建设和易用性上。

谁应该关注这个更新

对于不同角色的技术人员,这次升级的优先级不一样。

如果你是数据工程师,正在使用或考虑使用ClickHouse,这个更新值得认真研究。检查你的查询模式,看看是否有大量按照非主键列过滤的场景,如果有,升级到新版并配置二级索引可能会带来显著的性能提升。

如果你是架构师,正在设计数据分析平台,这个更新可能会影响你的技术选型。ClickHouse的适用场景比以前更宽了,如果你的需求介于纯OLAP和HTAP之间,现在可能不需要为了几个实时查询场景而引入第二套数据库。

如果你是ClickHouse的竞品厂商,这个更新是一个信号:ClickHouse正在补齐短板,竞争将更加激烈。你需要加速自己的差异化布局,找到ClickHouse覆盖不到或者做得不够好的细分市场。

写在最后

ClickHouse的二级索引进化,是开源数据库领域一个典型的"功能补齐"故事。

很多成功的开源项目都走过类似的路:先凭借一两个核心优势在特定场景下站稳脚跟,然后逐步补齐短板,扩大适用范围,最终成为通用型的基础设施。Linux是这样,Kubernetes是这样,ClickHouse也在走同样的路径。

这个过程通常伴随着与商业数据库和同类开源项目的激烈竞争。ClickHouse的优势在于它已经建立了庞大的用户基础和活跃的社区,这次的二级索引升级可以让现有用户获得更好的体验,而不需要迁移到其他平台。这种"留住老用户比争取新用户更容易"的逻辑,在B端软件市场尤其成立。

当然,技术的竞争永无止境。二级索引只是ClickHouse漫长进化路上的一个节点,接下来还有向量化执行、云原生架构、AI集成等诸多方向可以探索。在数据分析这个红海市场里,只有持续创新的玩家才能活到最后。

而对于普通用户来说,数据库厂商的内卷意味着更好的产品和更低的价格。ClickHouse这次升级是免费的,你只需要升级版本就能享受到90%的性能提升——在这个意义上,开源精神依然是技术进步的推动力。

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