ClickHouse/dbms/include/DB/Storages/Distributed/DistributedBlockOutputStream.h

225 lines
8.3 KiB
C++
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

#pragma once
#include <DB/Storages/StorageDistributed.h>
#include <DB/Parsers/formatAST.h>
#include <DB/IO/WriteBufferFromFile.h>
#include <DB/IO/CompressedWriteBuffer.h>
#include <DB/DataStreams/NativeBlockOutputStream.h>
#include <DB/Interpreters/InterpreterInsertQuery.h>
#include <DB/Interpreters/Cluster.h>
#include <DB/Common/Increment.h>
#include <memory>
#include <common/Revision.h>
#include <iostream>
#include <type_traits>
namespace DB
{
/** Запись асинхронная - данные сначала записываются на локальную файловую систему, а потом отправляются на удалённые серверы.
* Если Distributed таблица использует более одного шарда, то для того, чтобы поддерживалась запись,
* при создании таблицы должен быть указан дополнительный параметр у ENGINE - ключ шардирования.
* Ключ шардирования - произвольное выражение от столбцов. Например, rand() или UserID.
* При записи блок данных разбивается по остатку от деления ключа шардирования на суммарный вес шардов,
* и полученные блоки пишутся в сжатом Native формате в отдельные директории для отправки.
* Для каждого адреса назначения (каждой директории с данными для отправки), в StorageDistributed создаётся отдельный поток,
* который следит за директорией и отправляет данные. */
class DistributedBlockOutputStream : public IBlockOutputStream
{
public:
DistributedBlockOutputStream(StorageDistributed & storage, const ASTPtr & query_ast)
: storage(storage), query_ast(query_ast)
{
}
void write(const Block & block) override
{
if (storage.getShardingKeyExpr() && (storage.cluster.getShardsInfo().size() > 1))
return writeSplit(block);
writeImpl(block);
}
private:
template <typename T>
static std::vector<IColumn::Filter> createFiltersImpl(const size_t num_rows, const IColumn * column, const Cluster & cluster)
{
const auto total_weight = cluster.slot_to_shard.size();
const auto num_shards = cluster.getShardsInfo().size();
std::vector<IColumn::Filter> filters(num_shards);
/** Деление отрицательного числа с остатком на положительное, в C++ даёт отрицательный остаток.
* Для данной задачи это не подходит. Поэтому, будем обрабатывать знаковые типы как беззнаковые.
* Это даёт уже что-то совсем не похожее на деление с остатком, но подходящее для данной задачи.
*/
using UnsignedT = typename std::make_unsigned<T>::type;
/// const columns contain only one value, therefore we do not need to read it at every iteration
if (column->isConst())
{
const auto data = typeid_cast<const ColumnConst<T> *>(column)->getData();
const auto shard_num = cluster.slot_to_shard[static_cast<UnsignedT>(data) % total_weight];
for (size_t i = 0; i < num_shards; ++i)
filters[i].assign(num_rows, static_cast<UInt8>(shard_num == i));
}
else
{
const auto & data = typeid_cast<const ColumnVector<T> *>(column)->getData();
for (size_t i = 0; i < num_shards; ++i)
{
filters[i].resize(num_rows);
for (size_t j = 0; j < num_rows; ++j)
filters[i][j] = cluster.slot_to_shard[static_cast<UnsignedT>(data[j]) % total_weight] == i;
}
}
return filters;
}
std::vector<IColumn::Filter> createFilters(Block block)
{
using create_filters_sig = std::vector<IColumn::Filter>(size_t, const IColumn *, const Cluster &);
/// hashmap of pointers to functions corresponding to each integral type
static std::unordered_map<std::string, create_filters_sig *> creators{
{ TypeName<UInt8>::get(), &createFiltersImpl<UInt8> },
{ TypeName<UInt16>::get(), &createFiltersImpl<UInt16> },
{ TypeName<UInt32>::get(), &createFiltersImpl<UInt32> },
{ TypeName<UInt64>::get(), &createFiltersImpl<UInt64> },
{ TypeName<Int8>::get(), &createFiltersImpl<Int8> },
{ TypeName<Int16>::get(), &createFiltersImpl<Int16> },
{ TypeName<Int32>::get(), &createFiltersImpl<Int32> },
{ TypeName<Int64>::get(), &createFiltersImpl<Int64> },
};
storage.getShardingKeyExpr()->execute(block);
const auto & key_column = block.getByName(storage.getShardingKeyColumnName());
/// check that key column has valid type
const auto it = creators.find(key_column.type->getName());
return it != std::end(creators)
? (*it->second)(block.rowsInFirstColumn(), key_column.column.get(), storage.cluster)
: throw Exception{
"Sharding key expression does not evaluate to an integer type",
ErrorCodes::TYPE_MISMATCH
};
}
void writeSplit(const Block & block)
{
const auto num_cols = block.columns();
/// cache column pointers for later reuse
std::vector<const IColumn*> columns(num_cols);
for (size_t i = 0; i < columns.size(); ++i)
columns[i] = block.getByPosition(i).column;
auto filters = createFilters(block);
const auto num_shards = storage.cluster.getShardsInfo().size();
ssize_t size_hint = ((block.rowsInFirstColumn() + num_shards - 1) / num_shards) * 1.1; /// Число 1.1 выбрано наугад.
for (size_t i = 0; i < num_shards; ++i)
{
auto target_block = block.cloneEmpty();
for (size_t col = 0; col < num_cols; ++col)
target_block.getByPosition(col).column = columns[col]->filter(filters[i], size_hint);
if (target_block.rowsInFirstColumn())
writeImpl(target_block, i);
}
}
void writeImpl(const Block & block, const size_t shard_id = 0)
{
const auto & shard_info = storage.cluster.getShardsInfo()[shard_id];
if (shard_info.getLocalNodeCount() > 0)
writeToLocal(block, shard_info.getLocalNodeCount());
/// dir_names is empty if shard has only local addresses
if (!shard_info.dir_names.empty())
writeToShard(block, shard_info.dir_names);
}
void writeToLocal(const Block & block, const size_t repeats)
{
InterpreterInsertQuery interp{query_ast, storage.context};
auto block_io = interp.execute();
block_io.out->writePrefix();
for (size_t i = 0; i < repeats; ++i)
block_io.out->write(block);
block_io.out->writeSuffix();
}
void writeToShard(const Block & block, const std::vector<std::string> & dir_names)
{
/** tmp directory is used to ensure atomicity of transactions
* and keep monitor thread out from reading incomplete data
*/
std::string first_file_tmp_path{};
auto first = true;
const auto & query_string = queryToString(query_ast);
/// write first file, hardlink the others
for (const auto & dir_name : dir_names)
{
const auto & path = storage.getPath() + dir_name + '/';
/// ensure shard subdirectory creation and notify storage
if (Poco::File(path).createDirectory())
storage.requireDirectoryMonitor(dir_name);
const auto & file_name = toString(Increment{path + "increment.txt"}.get(true)) + ".bin";
const auto & block_file_path = path + file_name;
/** on first iteration write block to a temporary directory for subsequent hardlinking to ensure
* the inode is not freed until we're done */
if (first)
{
first = false;
const auto & tmp_path = path + "tmp/";
Poco::File(tmp_path).createDirectory();
const auto & block_file_tmp_path = tmp_path + file_name;
first_file_tmp_path = block_file_tmp_path;
WriteBufferFromFile out{block_file_tmp_path};
CompressedWriteBuffer compress{out};
NativeBlockOutputStream stream{compress, Revision::get()};
writeStringBinary(query_string, out);
stream.writePrefix();
stream.write(block);
stream.writeSuffix();
}
if (link(first_file_tmp_path.data(), block_file_path.data()))
throwFromErrno("Could not link " + block_file_path + " to " + first_file_tmp_path);
}
/** remove the temporary file, enabling the OS to reclaim inode after all threads
* have removed their corresponding files */
Poco::File(first_file_tmp_path).remove();
}
StorageDistributed & storage;
ASTPtr query_ast;
};
}