ClickHouse hat sich in den letzten Jahren als eine der leistungsstärksten analytischen Spalten-Datenbanken etabliert, die insbesondere durch ihre Geschwindigkeit und Flexibilität bei der Verarbeitung großer Datenmengen überzeugt. Ein besonders interessantes Einsatzgebiet ist die Aggregation von Daten, bei der neueste Werte – beispielsweise Aktienkurse oder Messdaten – präzise und effizient erfasst werden müssen. In diesem Zusammenhang bietet ClickHouse mit seinem AggregatingMergeTree-Engine und Materialized Views eine herausragende Lösung, um komplexe Aggregationen in Echtzeit zu erstellen und zu verwalten. Dieser Artikel nimmt Sie mit auf eine detaillierte Reise durch die Methodik der Aggregation neuester Werte in ClickHouse und zeigt, wie Sie diese Technologie optimal für Ihre Datenanalyse einsetzen können.Um mit der Aggregation neuester Werte zu beginnen, ist es zunächst wichtig, die Eigenschaften der zugrunde liegenden Daten und die Anforderungen an die Aggregation zu verstehen.
Insbesondere bei zeitbasierten Daten, wie etwa Handelsdaten eines Börsentickers, soll nicht nur der aktuelle Wert gespeichert werden, sondern auch jederzeit die Möglichkeit bestehen, historische Werte auf unterschiedlichen Zeitebenen – wie Stunden oder Tage – zu aggregieren. ClickHouse bietet dank seines flexiblen Schemas und leistungsfähiger eingebauter Funktionen genau die Werkzeuge, um dies effizient umzusetzen.Der erste Schritt besteht darin, eine Detailtabelle für die Rohdaten anzulegen. ClickHouse bietet hierbei eine elegante Funktion namens schema_inference, mit der die Struktur einer Tabelle basierend auf einer CSV-Datei automatisch erstellt werden kann. Das bedeutet, dass man die Tabelle mit allen notwendigen Spalten, deren Datentypen und der Sortierreihenfolge sehr schnell und unkompliziert definieren kann.
Die Sortierung ist hierbei essentiell, da sie die Basis für schnelle Abfragen und Aggregationen bildet. So wird in einem Beispiel für Aktienkursdaten eine Tabelle mit den Spalten Zeitstempel, Symbol und Preis erstellt, wobei die Daten über das Zeitfenster und nach Symbol geordnet werden.Als nächstes richtet man eine Aggregationstabelle ein, in der die neuesten Werte zusammengefasst und gespeichert werden. Diese Aggregationstabelle nutzt die Engine AggregatingMergeTree, die speziell für die Speicherung bereits aggregierter Zwischenergebnisse entwickelt wurde. Anstelle von einfachen Datentypen werden hier komplexe AggregateFunctionen eingesetzt, die nicht nur statische Werte speichern, sondern auch den Zustand der Aggregation, sodass bei Abfragen die genauesten und aktuellsten Inhalte erzeugt werden können.
Ein häufig verwendeter Aggregator ist hierbei argMax, der es ermöglicht, für jeden Symbol-Zeitabschnitt den Wert mit dem höchsten Zeitstempel - also den neuesten Wert - zu ermitteln. Damit kann man präzise Trackings über das letzte bekannte Aktualisierungsdatum eines Wertes durchführen.Wenn die Details der Tabellen stehen, sorgt eine Materialized View dafür, dass Ihre Aggregationstabelle nicht manuell befüllt werden muss, sondern automatisch bei jedem neuen Eintrag in der Detailtabelle aktualisiert wird. Diese Sicht aggregiert die Daten nach dem gewünschten Zeitintervall, etwa stündlich, und stellt so sicher, dass die Tabelle immer aktuelle und konsistente Aggregate enthält. Dies macht den Prozess der Datenhaltung nicht nur effizienter, sondern reduziert auch fehleranfällige manuelle Eingriffe und fördert einen automatisierten Datenfluss.
Die Daten werden dann über einfache Inserts eingepflegt – beispielsweise aus CSV-Dateien, die historische Aktienkurse enthalten. Schon nach dem ersten Einfügen lassen sich aggregierte Ansichten erstellen, die auf Tages- oder Stundenbasis den jeweils letzten bekannten Preis eines Symbols ausgeben. Die Stärke von ClickHouse zeigt sich darin, dass diese Werte auch nach weiteren Datenuploads stets korrekt aktualisiert werden, selbst wenn die eintreffenden Daten nicht in der zeitlichen Reihenfolge vorliegen. Das bedeutet, dass auch verspätet gelieferte Daten automatisch in die Aggregation aufgenommen und berücksichtigt werden, ohne dass manuelle Korrekturen erforderlich sind.Während hinter den Kulissen die Merge-Operationen, die Aggregationszustände zusammenfassen, typischerweise asynchron im Hintergrund laufen, besteht im Notfall auch die Möglichkeit, gezielt eine Optimierung der Tabelle anzustoßen.
Dies kann zum Beispiel nach großen Datenimporten sinnvoll sein, um die Tabelle in einen kompakteren und abfragefreundlicheren Zustand zu bringen. Allerdings sollte diese Operation mit Bedacht eingesetzt werden, da sie ressourcenintensiv sein kann.Die gespeicherten Aggregationen werden in ClickHouse als binäre Zwischenergebnisse abgelegt, die auf den ersten Blick nicht direkt interpretierbar sind. Erst die Anwendung spezieller Funktionen wie argMaxMerge ermöglicht es, die konsolidierten Werte korrekt auszulesen und dem Anwender in verständlicher Form zu präsentieren. Dieses Vorgehen unterstützt neben der hohen Performanz auch die Speicheroptimierung, da nicht bei jedem Datensatz die komplette Historie vorgehalten, sondern nur die notwendigen Aggregationszustände gepflegt werden.
Das vorgestellte Konzept, das Detaildaten zusammen mit einer passend definierten Aggregationstabelle und einer Materialized View kombiniert, zeigt eindrucksvoll, wie modernstes Datenmanagement in ClickHouse funktioniert. Es ermöglicht Unternehmen, Echtzeitdaten effektiv zu verwalten, zeitnahe Einblicke zu gewinnen und Herausforderungen wie verspätete Datenlieferungen sowie unterschiedliche Zeitgranularitäten problemlos zu meistern. Besonders in Anwendungsbereichen wie Finanzdatenanalyse, IoT-Sensorik oder Monitoring großer Systeme bietet dieses Verfahren einen klaren Vorteil.In der Praxis sollte man sich darüber hinaus auch mit der Skalierung und dem Tuning von ClickHouse beschäftigen, um bei großen Datenmengen und komplexen Abfragen weiterhin optimale Performance sicherzustellen. Dazu gehören beispielsweise die Wahl geeigneter Partitionierungsstrategien, das korrekte Setzen von Indizes sowie das Monitoring der Hintergrundprozesse, die für Zusammenführungen und Kompression verantwortlich sind.
