时间序列数据库 (TSDB)

参考文档：时间序列数据库 TSDB_时间序列数据库 TSDB-阿里云帮助中心

什么是时序数据库

时序数据是随时间不断产生的一系列数据，简单来说，就是带时间戳的数据。数据可能来自服务器和应用程序的指标、物联网传感器的读数、网站或应用程序上的用户交互或金融市场上的交易活动等。

时序数据的主要数据属性如下：

• 每个数据点都包含用于索引、聚合和采样的时间戳；
• 写多读少，高频写入，写入操作几乎是顺序添加，大多数时候数据到达后都以时间排序；
• 多用于数据的汇总视图，数据汇总入库，时间段查询；

时序数据库相关名词解释

• 度量 Metric：Metric 类似关系型数据库里的表（Table），代表一系列同类数据集合。
• 标签 Tag：Tag 描述数据源的特征，通常不随时间变化，数据库内部会自动为 Tag 建立索引，支持根据 Tag 来进行多维检索查询，Tag 由 Key、Value 组成，两者均为 String 类型；
• 时间戳 Timestamp：Timestamp 代表数据产生的时间点，可以写入时指定，也可由系统自动生成；
• 量测值 Field：Field 描述数据源的量测指标，通常随着时间不断变化，且通常为可计算的数值；
• 数据点 Data Point: 数据源在某个时间产生的某个量测指标值（Field Value）称为一个数据点，数据库查询、写入时按数据点数来作为统计指标；
• 时间线 Time Series ：数据源的某一个指标随时间变化，形成时间线，Metric + Tags 组合确定一条时间线；针对时序数据的计算包括降采样、聚合（sum、count、max、min等）、插值等都基于时间线维度进行；
• 聚合（ Aggregation）：当同一个度量（Metric）的查询有多条时间线产生（多个指标采集设备），那么为了将空间的多维数据展现为成同一条时间线，需要进行合并计算。
• 降采样（Downsampling）：当查询的时间区间跨度较长而原始数据时间精度较细时，为了满足业务需求的场景、提升查询效率，就会降低数据的查询展现精度，这就叫做降采样，比如按秒采集一年的数据，按照天级别查询展现。

TSDB 技术支持与语法

参考文档：调用SDK写入数据_时间序列数据库 TSDB-阿里云帮助中心

客户端创建

TSDBConfig config = TSDBConfig
                // 配置地址，第一个参数可以是 TSDB 的域名或 IP。第二个参数表示 TSDB 端口。
                .address(host, port)
                // user和password 表示用于用户认证的用户名和密码。TSDB用户可在实例管理控制台创建。如果实例未启用用户鉴权功能，则创建Config对象时无需调用basicAuth()方法。
                .basicAuth(tsdbUser, basicPwd)
                // 只读开关，默认为 false。当 readonly 设置为 true 时，异步写开关会被关闭。
                .readonly(false)
                // 网络连接池大小，默认为64。
                .httpConnectionPool(connectPool)
                // HTTP 等待时间，单位为秒，默认为90秒。
                .httpConnectTimeout(timeOut)
                // HTTP连接存在时间长度。单位为秒。默认为0，即不生效，为长连接。建议设置为一个合理值，服务端故障恢复后，客户端通过重新建立连接可达到服务端负载均衡。
                .httpConnectionLiveTime(liveTime)
                // IO 线程数，默认为1。
                .ioThreadCount(1)
                // 异步写开关。默认为 true。推荐异步写。
                .asyncPut(true)
                // 异步写相关，客户端缓冲队列长度，默认为10000。
                .batchPutBufferSize(batchPutBufferSize)
                // 异步写相关，缓冲队列消费线程数，默认为 1。
                .batchPutConsumerThreadCount(batchPutConsumerThreadCount)
                // 异步写相关，每次批次提交给客户端点的个数，默认为 500。
                .batchPutSize(batchPutSize)
                // 异步写相关，每次等待最大时间限制，单位为 ms，默认为 300。
                .batchPutTimeLimit(batchPutTimeLimit)
                // 异步写相关，写请求队列数，默认等于连接池数。可根据读写次数的比例进行配置。
                .putRequestLimit(putRequestLimit)
                //多值写入相关配置
                .multiFieldBatchPutBufferSize(multiFieldBatchPutBufferSize)
                .multiFieldBatchPutConsumerThreadCount(multiFieldBatchPutConsumerThreadCount)
                // 流量限制，设置每秒最大提交 Point 的个数。
                .maxTPS(maxTps)
                // 多值写入回调函数
    	 		.listenMultiFieldBatchPut(multiFieldCallback)
                // 单值写入回调函数
                .listenBatchPut(callback)
                .config();
// 创建客户端
TSDB tsdb = TSDBClientFactory.connect(config)：

写入数据

// 构造 Point
Point point = Point.metric("test1")
    .tag("tagk1", "tagv1")
    .tag("tagk2", "tagv2")
    .tag("tagk3", "tagv3")
    .timestamp(timestamp)
    .value(123.456)
    .build();

带回调可以获取：成功数、返回数和失败原因，不要在回调方法中做耗时操作；

同步写入

出于写入性能的考虑，同步写建议手动将数据点打包成一批数据，并且建议这批数据包含500～1000个数据点。此外，也建议多个线程并发进行提交；

空返回：tsdb.putSync(points)

摘要返回：tsdb.putSync(points, SummaryResult.class);

详情返回：tsdb.putSync(points, DetailsResult.class);

异步非阻塞写入

空返回：tsdb.put(points)

摘要返回：tsdb.put(points, BatchPutSummaryCallback.class);

详情返回：tsdb.put(points, BatchPutDetailsCallback.class)

查询数据：

同步查询

List<QueryResult> result = tsdb.query(query);
System.out.println("返回结果：" + result);

异步查询

QueryCallback callback = new QueryCallback() {
    @Override
    public void response(Query input, List<QueryResult> result) {
        System.out.println("查询参数：" + input);
        System.out.println("返回结果：" + result);
    }
};

tsdb.query(query, callback);

Query 查询语法

语法如下

Query query = Query
    .timeRange(startTime, endTime)    // 设置查询时间条件
     // 设置子查询1 简单查询
    .sub(SubQuery.metric("hello").aggregator(Aggregator.AVG).tag("tagk1", "tagv1").build())   
     // 设置子查询2 简单查询
    .sub(
        SubQuery subQuery = SubQuery
                .metric("test-metric")
                .aggregator(Aggregator.AVG)
                .downsample("60m-avg")
                .tag("tagk1", "tagv1")
                .tag("tagk2", "tagv2")
                .build();
    )     
	// 设置子查询3 复杂查询
    .sub(
        SubQuery subQuery = SubQuery
                .metric("test-metric")
                .aggregator(Aggregator.AVG)
                .downsample("60m-avg")
                .filter(Filter
                        .filter(FilterType.LiteralOr, "", "")
                        .build()
                )
                .build();
    )
    .build();

timeRange

左闭右闭，即包含开始事件，也包含结束事件；

FilterType 类别

LiteralOr：等于查询，或查询，类似 SQL 里的 IN 查询；

NotLiteralOr：等于查询，或查询，类似 SQL 里的 NOT IN 查询；

Wildcard：模糊匹配，类似 SQL 里的 like 查询；

Regexp：正则匹配；

aggregator 与 downsample

假设有以下数据，共四条时间线；

时间线计算方式 = Metric + Tags， 即 Metric + orgCode + portId + inOut；

aggregator 聚合

用于控制返回时间线的多少，即 QueryResult 的条数；

例如查询：

{
  "start": 1675077000000,
  "end": 1675091400000,
  "queries": [
    {
      "metric": "xx",
      "aggregator": "none",
      "tags": {
        "orgCode": "123456"
      }
    }
  ]
}

会返回 5 组时间线，即 1、2 一组，3、4、5、6 各一组，时间线计算方式如上图所示；

{"tags": {"orgCode": "123456", "portId": "16604"},"dps": {1675077000000: 8.0, 1675080600000: 12.0}},
{"tags": {"orgCode": "123456","inOut": "IN",  "portId": "16601"},"dps": {1675084200000: 2.0}},
{"tags": {"orgCode": "123456", "portId": "16605"},"dps": {1675087800000: 4.0}},
{"tags": {"orgCode": "123456","inOut": "OUT", "portId": "16606"},"dps": {1675091400000: 6.0}}
{"tags": {"orgCode": "123456","portId": "16601", "inOut": "OUT"},"dps": {1675084200000: 8.0}},

aggregator 的作用则是：将除查询 tag 外的其他时间线合并，当 Timestamp 相同时，则会用 aggregator 指定的算法计算，例如：

{
  "start": 1675077000000,
  "end": 1675091400000,
  "queries": [
    {
      "metric": "xx",
      "aggregator": "sum",
      "tags": {
        "orgCode": "123456"
      }
    }
  ]
}

返回 1 组时间线，因为 1、2、3、4、5 的 orgCode 都相同，会将 4 条时间合并，但 1675084200000 变成了 10，因为该时间点有两条数据，只是 tag 不同罢了，两条数据用了 sum：

{
  "aggregateTags": [
    "inOut",
    "portId"
  ],
  "dps": {
    1675077000000: 8.0,
    1675080600000: 12.0,
    1675084200000: 10.0,
    1675087800000: 4.0,
    1675091400000: 6.0
  },
  "tags": {
    "orgCode": "123456"
  }
}

downsample 降采样

用于控制返回时间线中数据点的多少，即 dps 的数；

格式：

[0all | (1)[ s | m | h | d ] ] - [ avg | sum | last | first | count | min | max .... ] [-none | null | zero ]

采样区间 区间操作 补全策略

采样区间计算方式：Timestamp - （Timestamp % Interval）

补全策略包括：

• • none - 默认行为，在序列化期间不输出缺失值。
  • nan - 当序列中缺少所有值时，在序列化输出中输出NaN ，计算方式与 none 有类似。
  • null - 与NaN的行为相同，只是在序列化期间它会发出一个null，而不是一个NaN。
  • zero - 缺少时间戳时替换为零。零值将合并到汇总结果中。

例如：

{
  "start": 1675077000000,    // 19：10
  "end": 1675091400000,			// 23：10
  "queries": [
    {
      "metric": "xx",
      "aggregator": "sum",
      "downsample": "2h-sum-none",
      "tags": {
        "orgCode": "123456"
      }
    }
  ]
}

返回 2 小时一个汇总，即 18:00、20:00、22:00，关于区间的计算上面已有解释：

    {
      "aggregateTags": [
        "inOut",
        "portId"
      ],
      "dps": {
        1675072800000: 8.0,
        1675080000000: 14.0,
        1675087200000: 10.0
      },
      "tags": {
        "orgCode": "123456"
      }
    }

注：此处的 dps 开始时间 1675072800000 是 2023-01-30 18:00:00，为什么不是查询的开始时间，因为 tsdb 的采样区间算法是 Timestamp - （Timestamp % Interval），即 2023-01-30 19:10:00 - （2023-01-30 19:10:00 % 2h）= 2023-01-30 18:00:00，所以当使用采样时，往往计算的结果不准确，原因在这里；

其他接口支持：

以下参考文档：TSDB如何调用其他接口_时间序列数据库 TSDB-阿里云帮助中心

设置数据时效

tsdb.ttl(time);

查询 Metric，TagKey，TagValue

参数：（类型，模糊值，查询条数）

tsdb.suggest(Suggest.Metrics,"hel",10);

tsdb.suggest(Suggest.Tagk,"hel",10);

tsdb.suggest(Suggest.TagV,"hel",10);

TagKey 查 TagValue

参数：（类型，模糊值，查询条数）

tsdb.dumpMeta("tagk1","tagv1",10);

删除一段时间的数据

tsdb.deleteData("hello", startTime, nowTime);

删除指定时间线

Timeline timeline =Timeline.metric("hello").tag("tagk1","tagv1").build();

tsdb.deleteMeta(timeline);

清空所有表

tsdb.truncate()文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-646282.html

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