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1. 写入操作 (INSERT)
2. 删除操作 (DELETE)
3. 更新操作 (UPDATE)
4. 查询操作 (SELECT)
5. 总结对比表:
6. 参考链接
核心哲学差异:
- MySQL: 面向在线事务处理。核心目标是保证数据的强一致性、原子性和低延迟的单行操作(点查、点写),适用于高并发、频繁小数据量修改的业务系统(如用户中心、订单系统)。
- ClickHouse: 面向在线分析处理。核心目标是实现海量数据(PB级)的超高速聚合查询和批量导入,牺牲了实时写入和单点修改的效率,追求极高的查询吞吐量。适用于数据仓库、实时分析、日志处理等场景。
详细对比:
1. 写入操作 (INSERT
)
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- ClickHouse:
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- 架构/原理: 基于
Log-Structured Merge-Tree
思想。数据首先写入内存缓冲区(MemTable
),当缓冲区满或达到阈值时,异步刷写到磁盘形成不可变的数据片段
。写入是批量、高吞吐、低频率的操作。INSERT
语句本身是异步的(除非使用SYSTEM FLUSH LOGS
强制刷写内存表),客户端通常很快返回,但数据真正落盘并可见有一定延迟。 - 表存储: 数据按
分区键
(通常按时间)物理存储在磁盘的不同目录中。每个分区内,数据按主键
(或ORDER BY
键)排序存储。每次INSERT
通常会生成一个新的数据片段。ReplicatedMergeTree
引擎的表写入会通过ZooKeeper/Keeper协调复制到副本。 - 特点: 极高写入吞吐量(每秒百万甚至千万行),但单次写入延迟较高(毫秒到秒级),不适合高频、小批量的实时写入。建议大批量(如>1000行/次)写入。
- 架构/原理: 基于
-
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- MySQL (InnoDB):
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- 架构/原理: 基于
B+Tree
索引结构。写入操作(包括插入、更新、删除)需要修改B+树索引页和数据页。为了保证ACID
(特别是持久性D
),每次修改都需要写Redo Log
。写入通常是实时、低延迟、单行或小批量。 - 表存储: 数据存储在
.ibd
文件中,按聚簇索引
(通常是主键)组织。数据和主键索引存储在一起。二级索引存储的是主键值。 - 特点: 低写入延迟(微秒到毫秒级),支持高并发的小事务写入。写入吞吐量受限于磁盘IOPS和锁竞争(行锁、间隙锁等)。
- 架构/原理: 基于
-
2. 删除操作 (DELETE
)
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- ClickHouse:
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- 架构/原理:
DELETE
操作极其低效且不推荐。它不是一个即时、原地删除操作。执行DELETE
时:
- 架构/原理:
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- 对于
MergeTree
系列表,会生成一个特殊的异步删除标记
(Mutation),记录要删除的行或分区范围。 - 后台有专门的线程(或多个线程)在未来的某个时刻(通常是写入压力较小时)扫描数据片段,将标记删除的行物理排除,并重写整个受影响的数据片段。这是一个重量级、资源密集型、高延迟的操作。
- 在删除标记生效前,查询会自动过滤掉被标记删除的行。
- 对于
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- 表存储: 删除操作不会立即释放磁盘空间,直到后台合并完成。删除大量数据**首选按分区删除 (
ALTER TABLE ... DROP PARTITION/PART
) **,这几乎是瞬间完成的,因为它直接删除整个分区目录。 - 特点: 避免单行或小范围
DELETE
。分区级删除非常高效。删除操作是异步的,对查询性能有潜在影响(需要过滤标记)。
- 表存储: 删除操作不会立即释放磁盘空间,直到后台合并完成。删除大量数据**首选按分区删除 (
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- MySQL (InnoDB):
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- 架构/原理: 删除操作相对高效。
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- 如果是通过主键删除,InnoDB会立即在B+树中定位到该行,将其标记为删除(打上删除标记)。
- 被删除行占用的空间并不会立即回收,而是进入一个
空闲链表
,可以被后续的插入操作复用(称为行重用
)。 - 真正的空间回收需要等到
Purge
线程清理undo日志和OPTIMIZE TABLE
操作(重建表)。
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- 表存储: 删除操作修改B+树结构和数据页。空间管理在页内和页间进行。
- 特点: 支持高效的单行删除。删除操作是事务性的(可回滚)。删除大量数据时,
DELETE
可能较慢(逐行标记),TRUNCATE TABLE
(DDL,瞬间清空表)或DROP TABLE + CREATE TABLE
更快。
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3. 更新操作 (UPDATE
)
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- ClickHouse:
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- 架构/原理:
UPDATE
操作同样极其低效且不推荐,其实现机制与DELETE
类似:
- 架构/原理:
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- 执行
UPDATE
也会生成一个异步Mutation
标记。 - 后台线程在合并数据片段时,会读取旧数据,应用更新逻辑,然后重写整个包含修改行的数据片段。这相当于删除旧行 + 插入新行。
- 执行
-
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- 表存储: 与
DELETE
类似,不会立即修改原数据,而是通过标记和重写片段实现。同样首选按分区更新(通过删除旧分区+插入新数据的方式)。或者使用CollapsingMergeTree
/VersionedCollapsingMergeTree
/ReplacingMergeTree
等引擎通过插入新版本数据并在查询时合并的方式来模拟更新(更高效)。 - 特点: 强烈避免频繁或大范围的
UPDATE
操作。它是ClickHouse最不擅长的操作类型之一。设计表结构时应考虑“只追加”模式。
- 表存储: 与
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- MySQL (InnoDB):
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- 架构/原理: 更新操作是核心能力。
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- 如果是主键更新且值不变,则直接修改数据页中的行。
- 如果更新了索引列,则需要修改B+树(可能涉及节点分裂合并)。
- 如果更新导致行长度变化(如VARCHAR变长),可能需要行迁移(记录移动到新位置,原位置留下指针或标记为删除)。
- 同样需要写Redo Log保证持久性。
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- 表存储: 直接在原数据页或迁移后的新位置修改行数据。
- 特点: 高效支持行级更新,是OLTP的核心操作。支持事务性更新。
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4. 查询操作 (SELECT
)
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- ClickHouse:
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- 架构/原理:
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- 列式存储: 这是高速分析查询的基石。查询时只读取所需的列,大大减少了磁盘I/O。
- 向量化执行引擎: 数据不是逐行处理,而是按列“块”进行处理(通常一次处理几千行),充分利用CPU的SIMD指令集进行并行计算。
- 稀疏索引:
PRIMARY KEY
定义的是数据的排序顺序,而非唯一约束(允许重复)。它创建的是稀疏索引(每N行一个索引项,默认8192),主要用于快速定位数据块范围,而不是精确查找单行。ORDER BY
键(通常与主键一致)对查询性能至关重要。 - 数据压缩: 按列压缩效率极高(相同数据类型),进一步减少I/O。
- MPP架构 (分布式查询): 在集群环境下,查询可以自动拆分成多个子任务,在多个分片(Shard)上并行执行,结果汇总。
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- 表存储: 数据按列存储在每个数据片段的
.bin
文件中,有对应的.mrk
标记文件(辅助稀疏索引定位数据块)。预排序和列存储使得范围扫描和聚合计算极其高效。 - 特点: 在聚合查询、多表JOIN(特定场景)、扫描大范围数据、全表扫描方面性能极其强悍(比MySQL快几个数量级)。点查(按主键查单行)效率很低(需要扫描多个数据块),不擅长高并发小查询(资源消耗相对大)。
- 表存储: 数据按列存储在每个数据片段的
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- MySQL (InnoDB):
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- 架构/原理:
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- 行式存储: 读取一行需要读取该行所有列的数据(即使查询只用到其中几列)。
- B+Tree索引: 聚簇索引(主键)存储整行数据,二级索引存储主键值。通过索引可以高效定位单行或小范围行(点查、范围查)。
- 优化器: 基于成本的优化器选择执行计划(是否使用索引、使用哪个索引、JOIN顺序等)。
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- 表存储: 数据存储在聚簇索引的叶节点。查询通过遍历B+树快速定位记录。
- 特点: 在点查、小范围查询、基于索引的精确匹配查询方面效率极高,延迟很低。擅长处理高并发的小查询。全表扫描、大范围聚合查询(尤其是GROUP BY、SUM/COUNT等无合适索引时)效率较低,容易成为性能瓶颈。
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5. 总结对比表:
操作 | ClickHouse (OLAP) | MySQL (InnoDB, OLTP) |
写入 ( | 高吞吐,批量优先,异步落盘,延迟较高。分区高效。 | 低延迟,实时,支持高并发小事务写入。 |
删除 ( | 极低效(异步Mutation),避免单行删除。分区删除高效。 | 高效(行级),事务性,空间可复用。 |
更新 ( | 极低效(异步Mutation),强烈避免。引擎模拟更新或分区替换更优。 | 高效(行级),事务性,OLTP核心操作。 |
查询 ( | 聚合、扫描、大范围JOIN极快(列存、向量化、稀疏索引、MPP)。点查效率低,不擅长高并发小查询。 | 点查、小范围查询极快(B+Tree索引)。大聚合、全表扫描慢。擅长高并发小查询。 |
设计哲学 | 分析优先:牺牲实时修改效率,换取海量数据下的极致查询速度。 | 事务优先:保证ACID,优化单行操作的实时性和并发性。 |
关键建议:
- 选型: 需要频繁增删改(特别是单行操作)和高并发点查?选MySQL。需要分析海量历史数据做快速聚合报表?选ClickHouse。两者经常配合使用(MySQL处理业务,ClickHouse做分析)。
- ClickHouse最佳实践:
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- 写入: 大批量、低频率写入。使用
INSERT ... SELECT
或clickhouse-client --query ... --input_format...
高效导入。 - 删除/更新: 尽量通过设计规避。必须删除时,优先使用
ALTER TABLE ... DROP/DETACH PARTITION
。考虑使用CollapsingMergeTree
等引擎处理更新。 - 查询: 充分利用聚合和预聚合(
AggregatingMergeTree
,Materialized Views
)。谨慎设计ORDER BY
键(主键)和分区键。避免高频点查。 - 表结构: 设计为“只追加”模式,分区合理(通常按时间),选择合适的主键顺序。
- 写入: 大批量、低频率写入。使用
理解这些底层架构、存储和原理上的差异,是正确使用和优化ClickHouse与MySQL的关键。希望这份详细的对比能帮助你更好地进行技术选型和数据库设计。
6. 参考链接
Handling Updates and Deletes in ClickHouse
clickhouse docs | en/sql-reference/statements/alter/update
clickhouse blog | handling-updates-and-deletes-in-clickhouse