ClickHouse在腾讯游戏营销效果分析中的探索实践
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2021-09-01 15:17
导读：营销活动作为游戏运营的一种重要手段，可以灵活快速的配合游戏各个运营节点的需要而推出，不受游戏版本节奏的影响。而面对数量众多的营销活动和不同的业务诉求，如何在海量日志中评价营销的效果是一个典型的多维分析问题，本次分享主要介绍腾讯游戏营销效果分析的一些概况以及ClickHouse的应用实践情况。通过实践表明，ClickHouse完美解决了查询瓶颈，20亿行以下的数据量级查询，90%可以在亚秒（1秒内）给到结果。
营销活动在游戏之外配合热点事件和用户深入交流，是拉回流、促活跃的重要手段。那么，大量营销活动如何快速进行效果分析，得到准确的营销效果？
我们先来看一个具体的营销行为路径：
游戏玩家被营销活动投放的广告吸引过来，到营销活动的页面浏览，浏览的同时，如果玩家对营销活动感兴趣，会进行下一步的活动参与，参与达到条件后，会根据营销活动的规则，获得道具或者是装备的发放、领取，之后游戏玩家进入游戏。
对于上述场景，用户的每个行为阶段都会产生不同的指标，运营方往往有很多的分析诉求：
运营A：我的活动刚刚发布了，能不能看下现在实时的曝光和参与情况？
运营B：我的活动投入了一个新出的稀有道具，能看到这个道具的发放情况并提出用户包吗？
运营C：我在某投放平台买了广告位，能分析下这个广告位带给我的效果情况吗？
运营D：这次活动主要目的是拉回流，能看看我到底给游戏拉了多少回流吗？
运营E：这次活动是精细化挖掘推荐，能看看特定大R人群的参与情况吗？
以上的诉求总结下来就是多指标、多维度、时效性、去重用户包。
技术难点：面对众多的营销活动，每个营销活动周期都不一样，维度众多，在这个基础上还会有多种指标，如何在海量日志下做多周期、多维度的去重分析？我们来看看我们的技术选型及演进。
技术演进是每个公司都有的过程，一开始数据量较小，直接在DB数据库中就可以满足分析需求；随着数据规模越来越大，要借助hdfs、hive/spark的一些框架；再往后，随着实时性的要求越来越高，需要实时计算框架，对维度做预计算；随着维度爆炸，预计算就不太适用了，分析路径比较死，增加一个维度得改模型，这时就需要为OLAP专门量身打造分析型数据库。
① Mysql
优点：直接从业务DB拉取数据，比较简单
缺点：支持数据规模小，和业务之间有耦合
② HDFS&HIVE/SPARK
基于DB分析的缺点，我们支持了大规模数据和业务做解耦，选用HDFS&HIVE/SPARK的方案。我们统一了营销服务日志模型，当接到上报日志后，上传给HDFS。这个方案支持的数据量比较大，缺点是计算的速度比较慢，适用于T-1的计算效果。
③ 预计算KV
基于计算慢的问题，我们在日志流层面引入了实时计算框架，日志流经过Kafka，入到Storm，对预设的维度进行预计算，计算的结果存储到K-V数据库中，查询时去K-V库中查询。这里基于业务场景，想要快速的导出用户包，用文件数据库存储更方便，最大的缺点是新增维度要做一些处理，维度爆炸到一定程度，维护成本较高。
④ OLAP
面对纬度爆炸问题，我们开始调研OLAP。
为什么选择有自身存储的OLAP?
HDFS数据是离线写入的
HDFS数据由严格的权限控制
需要快速拉取对应的用户包文件
大部分指标是基于单标运算出来
根据业务场景，对比上诉三个性能，最看重自有存储。因为在一张大宽表下，查询性能很重要。
1. ClickHouse介绍
ClickHouse是Yandex开源的一个用于实时数据分析的基于列存储的数据库，其处理数据的速度比传统方法快100-1000倍。
ClickHouse的性能超过了目前市场上可比的面向列的DBMS，每台服务器每秒可处理数亿至十亿行的数据。
OLAP的特点：
读多于写：不同于事务处理（OLTP）的场景，数据分析（OLAP）场景通常是将数据批量导入后，进行任意维度的灵活探索、BI工具洞察、报表制作等。
大宽表：读大量行但是少量列，结果集较小。在OLAP场景中，通常存在一张或是几张多列的大宽表，列数高达数百甚至数千列。对数据分析处理时，选择其中的少数几列作为维度列、其他少数几列作为指标列，然后对全表或某一个较大范围内的数据做聚合计算。这个过程会扫描大量的行数据，但是只用到了其中的少数列。而聚合计算的结果集相比于动辄数十亿的原始数据，也明显小得多。
数据批量写入：OLTP类业务数据不更新或少更新，对于延时要求更高，要避免让客户等待造成业务损失；而OLAP类业务，由于数据量非常大，通常更加关注写入吞吐量。
无需事务，数据一致性要求低：OLAP类业务对于事务需求较少，通常是导入历史日志数据，或搭配一款事务型数据库并实时从事务型数据库中进行数据同步。
灵活多变，不适合预先建模：分析场景下，随着业务变化要及时调整分析维度、挖掘方法，以尽快发现数据价值、更新业务指标。
从自身的场景出发，我们关注到的ClickHouse优缺点：
对于业务场景中去重类的聚合查询，最终的查询结果落到一台机器上，对单机性能影响比较大。后面会具体讲到这些缺点的解决方案。
我们的系统架构如下：
使用定位：高效的计算引擎
统一调度：缓存结果、限流、对一些很大的查询逻辑加速
预处理ETL：压缩日志、对日志清洗、对热点数据逻辑分片
2. CK实践优化
① CK实践优化-集群限流
当接到SQL查询请求，我们做了一个SQL预判，将SQL放进执行队列里，队列里有优先级控制，前端触发的查询优先级最高，大部分请求对使用者来说感知不到异步，前端会做loading几秒钟，一般是可以接受，感知不到这个时间。
② CK实践优化-BadSQL检测
不是说SQL本身语法或者逻辑不正确，而是指一些很大的SQL，比如说查询的数据的时间段间隔很大，数据量较多，查询可能会对集群安全性造成影响，会做些预判。
我们会对查询SQL进行解析，然后和历史SQL进行对比，看一下之前的SQL是怎么样的，做一个相似度的判断，结合数据字典，判断扫描数据的规模。如果判断这条SQL查询的数据规模很大，会把一次查询分成很多次查询，将结果聚合起来得到最终结果。我们也会对一些较大的SQL做一些事后分析，对以后查询提供历史的SQL。
③ CK实践优化-数据预处理
CK本身有写入并发不高的缺点，而且在营销活动的场景中，热点的营销活动数据会有倾斜现象，如何避免热点数据倾斜问题，需要在写入的时候做一些预处理。
我们的业务场景有实时和离线的HDFS数据源，实时的数据源经过Kafka，写入到Storm中做一些预计算，去重工作；HDFS离线数据源，通过Spark做离线的预计算，在写入时通过配置Hash Key将数据写入到相应的分片中。
目前营销活动产生的数据量压缩前50+TB，效果指标100+，效果维度1000+，请求耗时85%以上都小于800ms，经过历史统计自定义去重比Hive提速500倍左右。
1. 热点数据的处理
热点数据是数据组件通用的问题，对数据写入时进行预分片，保证数据分散到每个计算node上，对事先分片的数据进行分批查询，一个shard一个shard的查询。
对一些热点数据也可以采用单独部署的方式，避免受一些其他业务的影响。
2. zookeeper的使用
对于存储性的组件，经过优化，正在逐步对zookeeper降低依赖程度：
自己保证数据一致性，不用走zookeeper，特别是临时性的需求
ck集群对zk使用是表级别的，表的数量扩张，znode数量也会急剧的扩张，所以要控制集群中表的数量
搭建zk集群时，使用性能较好的机器
快照及时清理
搭建多zk集群，每一个zk集群指定不同的表，减少zk的压力
3. 单机瓶颈
数据分析到最后一步聚合、去重，导出用户包最终会落到一台机器上，这对一台机器的压力就比较大，要提升硬件，增加内存，cpu使用限制的配置，不然有可能将集群崩溃或者某个节点挂掉。
根据业务逻辑进行拆分表，分shard根据不同的节点查询。
4. 数据迁移
促进ck在更多地业务场景落地，更多业务的接入：比如用户的行为分析，实时数仓，实时报表，ck实时明细类报表的引入，能够使得用户更加实时，方便地进行报表分析。
更加完善的周边工具建设：比如说ck支持更多的数据源，可以从多个数据源导入到ck中或者从ck中一键导出到其他数据源；再比如说安全、运维的一些工具建设，能更好的支持运维。
容器化部署：容器化部署更高拥有更好的弹性伸缩能力，也能和其他的服务进行混合部署节省成本。此外，有写业务的导入数据量非常巨大。但是其实查询量并不大，就是因为读写不分离，这时导入的数据量反而决定了集群的规模。因此希望将读写进行分离，写入部分通过容器化技术临时构建集群来完成。
Q：在扩容时数据如何做Rebalance？
A：目前ck的最大痛点就是扩容/缩容后的数据无法自平衡，如果说数据是无状态的，和业务数据逻辑无关的，直接从shard级别复制就好。如果说是业务逻辑有关的热点数据，比如用户ID切成100个分片，10台机器扩容到20台，100个分片如何分布，目前基本上处于原始的一个阶段。有逻辑的数据，看一下之前的数据是怎样分布的，逻辑的Rebalance，用remote函数，如果数据量大的利用clickhouse-copier工具帮助运维。
Q：Clickhouse的结果是怎么保存起来的？
A：做缓存的有一定要求，如果数据集在一定规模以下，就可以直接缓存在redis中，如果说是取包的操作，这个是没办法缓存的，后台计算好load到一台机器上，去什么地方拉取就可以。