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データの移行

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これは、PostgreSQL から ClickHouse への移行ガイドの第1部です。実践的な例を用いて、リアルタイムレプリケーション (CDC (変更データキャプチャ) ) のアプローチで移行を効率的に進める方法を解説します。ここで取り上げる概念の多くは、PostgreSQL から ClickHouse への手動による大規模データ転送にも適用できます。

データセット

Postgres から ClickHouse への典型的な移行例を示すサンプルデータセットとして、こちらで説明している Stack Overflow データセットを使用します。これには、2008 年から 2024 年 4 月までに Stack Overflow で発生したすべての post、vote、user、comment、badge が含まれています。このデータの PostgreSQL スキーマを以下に示します。

PostgreSQL Stack Overflow スキーマ

PostgreSQL でテーブルを作成するための DDL コマンドは、こちらから入手できます。

このスキーマは、必ずしも最適ではないものの、主キー、外部キー、パーティション化、索引など、PostgreSQL で広く使われている機能をいくつも活用しています。

これらの概念をそれぞれ ClickHouse の対応する機能に移行します。

このデータセットを PostgreSQL インスタンスに投入して移行手順を試したいユーザー向けに、DDL とあわせて pg_dump フォーマットのデータもダウンロードできるようにしています。後続のデータ読み込みコマンドを以下に示します。

# users
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/users.sql.gz
gzip -d users.sql.gz
psql < users.sql

# posts
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/posts.sql.gz
gzip -d posts.sql.gz
psql < posts.sql

# posthistory
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/posthistory.sql.gz
gzip -d posthistory.sql.gz
psql < posthistory.sql

# comments
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/comments.sql.gz
gzip -d comments.sql.gz
psql < comments.sql

# votes
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/votes.sql.gz
gzip -d votes.sql.gz
psql < votes.sql

# badges
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/badges.sql.gz
gzip -d badges.sql.gz
psql < badges.sql

# postlinks
wget https://datasets-documentation.s3.eu-west-3.amazonaws.com/stackoverflow/pdump/2024/postlinks.sql.gz
gzip -d postlinks.sql.gz
psql < postlinks.sql

ClickHouse にとっては小規模でも、このデータセットは Postgres にとってはかなり大規模です。上記は、2024 年の最初の 3 か月を対象としたサブセットです。

この例の結果では、Postgres と ClickHouse の性能差を示すために完全なデータセットを使用していますが、以下に記載する手順はすべて、より小さいサブセットでも機能的にはまったく同じです。完全なデータセットを Postgres に読み込みたい場合は、こちらを参照してください。上記のスキーマで課される外部キー制約のため、PostgreSQL 用の完全なデータセットには、参照整合性を満たす行のみが含まれます。このような制約のない Parquet バージョン は、必要に応じて ClickHouse に直接簡単に読み込めます。

データの移行

リアルタイムレプリケーション (CDC (変更データキャプチャ) )

ClickPipes for PostgreSQL をセットアップするには、このガイドを参照してください。このガイドでは、さまざまな種類のソース Postgres インスタンスを対象としています。

ClickPipes または PeerDB を使用する CDC (変更データキャプチャ) アプローチでは、PostgreSQL データベース内の各テーブルが ClickHouse に自動的にレプリケートされます。

更新と削除をほぼリアルタイムで処理するため、ClickPipes は Postgres のテーブルを、ClickHouse での更新と削除の処理向けに特別に設計された ReplacingMergeTree エンジンを使用して ClickHouse にマッピングします。ClickPipes を使用してデータが ClickHouse にどのようにレプリケートされるかについては、こちらで詳しく確認できます。CDC (変更データキャプチャ) を使用したレプリケーションでは、更新または削除操作をレプリケートする際に、ClickHouse 内に重複した行が作成される点に注意が必要です。ClickHouse でこれらに対処するには、FINAL 修飾子を使用する手法を参照してください。

ClickPipes を使用して ClickHouse にテーブル users がどのように作成されるかを見てみましょう。

CREATE TABLE users
(
    `id` Int32,
    `reputation` String,
    `creationdate` DateTime64(6),
    `displayname` String,
    `lastaccessdate` DateTime64(6),
    `aboutme` String,
    `views` Int32,
    `upvotes` Int32,
    `downvotes` Int32,
    `websiteurl` String,
    `location` String,
    `accountid` Int32,
    `_peerdb_synced_at` DateTime64(9) DEFAULT now64(),
    `_peerdb_is_deleted` Int8,
    `_peerdb_version` Int64
)
ENGINE = ReplacingMergeTree(_peerdb_version)
PRIMARY KEY id
ORDER BY id;

設定が完了すると、ClickPipes は PostgreSQL から ClickHouse への全データの移行を開始します。所要時間はネットワーク環境やデプロイメントの規模によって異なりますが、Stack Overflow データセットであれば通常は数分程度です。

定期的に更新されるデータの手動バルクロード

手動で行う場合、データセットの初回バルクロードは次の方法で実施できます。

  • テーブル関数 - ClickHouse の Postgres table function を使用して、Postgres からデータを SELECT し、ClickHouse のテーブルに INSERT します。数百 GB 程度までのデータセットのバルクロードに適しています。
  • エクスポート - CSV や SQL スクリプトファイルなどの中間フォーマットにエクスポートします。これらのファイルは、その後クライアントから INSERT FROM INFILE 句を使用するか、オブジェクトストレージと関連する関数 (s3、gcs など) を使用して ClickHouse に読み込めます。

PostgreSQL から手動でデータを読み込む場合は、まず ClickHouse にテーブルを作成する必要があります。Stack Overflow データセットも使って ClickHouse のテーブルスキーマを最適化する方法については、この Data Modeling documentation を参照してください。

PostgreSQL と ClickHouse ではデータ型が異なる場合があります。各テーブルのカラムに対応する型を確認するには、Postgres table function と DESCRIBE コマンドを使用できます。次のコマンドは PostgreSQL の posts テーブルを表示します。お使いの環境に合わせて変更してください。

Querysql
DESCRIBE TABLE postgresql('<host>:<port>', 'postgres', 'posts', '<username>', '<password>')
SETTINGS describe_compact_output = 1

PostgreSQL と ClickHouse 間のデータ型の型マッピングの概要については、付録ドキュメントを参照してください。

このスキーマの型を最適化する手順は、S3 上の Parquet など、ほかのソースからデータを読み込んだ場合と同じです。Parquet を使用した別ガイドで説明されている手順を適用すると、次のスキーマになります。

Querysql
CREATE TABLE stackoverflow.posts
(
   `Id` Int32,
   `PostTypeId` Enum('Question' = 1, 'Answer' = 2, 'Wiki' = 3, 'TagWikiExcerpt' = 4, 'TagWiki' = 5, 'ModeratorNomination' = 6, 'WikiPlaceholder' = 7, 'PrivilegeWiki' = 8),
   `AcceptedAnswerId` UInt32,
   `CreationDate` DateTime,
   `Score` Int32,
   `ViewCount` UInt32,
   `Body` String,
   `OwnerUserId` Int32,
   `OwnerDisplayName` String,
   `LastEditorUserId` Int32,
   `LastEditorDisplayName` String,
   `LastEditDate` DateTime,
   `LastActivityDate` DateTime,
   `Title` String,
   `Tags` String,
   `AnswerCount` UInt16,
   `CommentCount` UInt8,
   `FavoriteCount` UInt8,
   `ContentLicense`LowCardinality(String),
   `ParentId` String,
   `CommunityOwnedDate` DateTime,
   `ClosedDate` DateTime
)
ENGINE = MergeTree
ORDER BY tuple()
COMMENT 'Optimized types'

これは、PostgreSQL からデータを読み込み、ClickHouse に挿入するシンプルな INSERT INTO SELECT で投入できます:

Querysql
INSERT INTO stackoverflow.posts SELECT * FROM postgresql('<host>:<port>', 'postgres', 'posts', '<username>', '<password>')
0 rows in set. Elapsed: 146.471 sec. Processed 59.82 million rows, 83.82 GB (408.40 thousand rows/s., 572.25 MB/s.)

増分ロードは、定期実行することもできます。Postgres テーブルへの書き込みが insert のみで、単調増加する id または timestamp が存在する場合は、上記のテーブル関数のアプローチを使って増分データをロードできます。つまり、SELECT に WHERE 句を適用できます。このアプローチは、更新時に常に同じカラムが更新されることが保証されている場合、更新への対応にも利用できます。ただし、削除に対応するには完全な再ロードが必要であり、テーブルが大きくなるにつれて、その実施は難しくなる可能性があります。

ここでは、CreationDate を使用した初期ロードと増分ロードを示します (行が更新された場合は、これも更新されるものと仮定します) 。.

-- 初期ロード
INSERT INTO stackoverflow.posts SELECT * FROM postgresql('<host>', 'postgres', 'posts', 'postgres', '<password')

INSERT INTO stackoverflow.posts SELECT * FROM postgresql('<host>', 'postgres', 'posts', 'postgres', '<password') WHERE CreationDate > ( SELECT (max(CreationDate) FROM stackoverflow.posts)

ClickHouse は、=, !=, >,>=, <, <=, IN などの単純な WHERE 句を PostgreSQL サーバーにプッシュダウンできます。そのため、変更セットの特定に使うカラムに索引を作成しておくことで、増分ロードをより効率化できます。

クエリレプリケーションの使用時に UPDATE 操作を検出する方法の 1 つとして、XMIN system column (トランザクション ID) をウォーターマークとして使う方法があります。このカラムの値が変化した場合は変更があったことを示すため、その変更を宛先テーブルに適用できます。この方法を採用する場合は、XMIN の値が周回する可能性があること、また比較にはフルテーブルスキャンが必要になるため、変更の追跡がより複雑になる点に注意してください。

第2部はこちら

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