OpenTSDB原理系列：元数据模型

Myth丶恋晨 2022-01-23 13:57 316阅读 0赞

本文作为介绍OpenTSDB原理系列文章的第一篇，主要介绍了时序数据以及OpenTSDB的一些基础概念，以及OpenTSDB中的元数据模型定义。

> ## 什么是时序数据？ ##

Wiki中关于”**时间序列（Time Series）**“的定义：

> **时间序列**（Time Series）是一组按照时间发生先后顺序进行排列的**数据点序列**，通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值（如1秒，5分钟，1小时等）。

**时间序列数据**可被简称为**时序数据**。

**实时监控**系统所收集的监控指标数据，通常就是**时序数据** 。时序数据具有如下特点：

*  每一个**时间序列**通常为某一**固定类型**的**数值**
 *  数据按一定的时间间隔持续产生，每条数据拥有自己的**时间戳**信息
 *  通常只会不断的**写入**新的数据，几乎不会有**更新**、**删除**的场景
 *  在读取上，也往往倾向于**读取最近写入**的数据。

正是因为这些特点，通常使用专门的时序数据库来存储，因为这类数据库更能理解**时序数据((TSDB))**的特点，而且在读写上做一些针对性的优化。相信在在即将大范围普及的**物联网(IoT)**应用场景中，**时序数据库(TSDB)**会得到更加广泛的应用。

### OpenTSDB ###

OpenTSDB是其中一种**时序数据库**实现，因为基于HBase生态构建而获得了广泛的关注。目前，华为云的CloudTable服务已经推出了OpenTSDB特性。

如下是源自OpenTSDB官方资料中的**时序数据样例**：

> sys.cpu.user host=webserver01 1356998400 50
> 
> sys.cpu.user host=webserver01,cpu=0 1356998400 1
> 
> sys.cpu.user host=webserver01,cpu=1 1356998400 0
> 
> sys.cpu.user host=webserver01,cpu=2 1356998400 2
> 
> sys.cpu.user host=webserver01,cpu=3 1356998400 0
> 
> …………
> 
> sys.cpu.user host=webserver01,cpu=63 1356998400 1

对于上面的任意一行数据，在OpenTSDB中称之为一个**时间序列**中的一个**Data Point**。以最后一行为例我们说明一下OpenTSDB中关于Data Point的每一部分组成定义如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>构成信息</th> 
   <th>名称</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>sys.cpu.user</td> 
   <td><strong>metrics</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>host</td> 
   <td>tagKey</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>webserver01</td> 
   <td>tagValue</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>cpu</td> 
   <td>tagKey</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>63</td> 
   <td>tagValue</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1356998400</td> 
   <td>timestamp</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>value</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

可以看出来，每一个Data Point，都关联一个**metrics名称，但可能关联多组<tagKey,tagValue>信息**。而关于时间序列，事实上就是具有相同的metrics名称以及相同的<tagKey,tagValue>组信息的Data Points的集合。在存储这些Data Points的时候，大家也很容易可以想到，可以将这些metrics名称以及<tagKey,tagValue>信息进行特殊编码来优化存储，否则会带来极大的数据冗余。**OpenTSDB中为每一个metrics名称，tagKey以及tagValue都定义了一个唯一的数字类型的标识码(UID)**。

### UID设计 ###

UID的全称为Unique Identifier。这些UID信息被保存在OpenTSDB的元数据表中，默认表名为”**tsdb-uid**”。

OpenTSDB分配UID时遵循如下规则：

*  metrics、tagKey和tagValue的UID分别独立分配
 *  **每个metrics名称（tagKey/tagValue）的UID值都是唯一。不存在不同的metrics（tagKey/tagValue）使用相同的UID，也不存在同一个metrics（tagKey/tagValue）使用多个不同的UID**
 *  UID值的范围是0x000000到0xFFFFFF，即metrics（或tagKey、tagValue）最多只能存在16777216个不同的值。

### 元数据HBase表设计 ###

为了从UID索引到metrics（或tagKey、tagValue），同时也要从metrics（或tagKey、tagValue）索引到UID，OpenTSDB同时保存这两种映射关系数据。

在元数据表中，把这两种数据分别保存到两个名为”id”与”name”的Column Family中，Column Family描述信息如下所示：

> \{NAME => ‘id’, BLOOMFILTER => ‘ROW’, COMPRESSION => ‘SNAPPY’\}  
> \{NAME =>’name’,BLOOMFILTER => ‘ROW’, COMPRESSION => ‘SNAPPY’, MIN\_VERSIONS => ‘0’, BLOCKCACHE => ‘true’, BLOCKSIZE => ‘65536’, REPLICATION\_SCOPE => ‘0’\}

### 元数据模型 ###

关于metrics名为”cpu.hum”，tagKey值为”host”，tagValue值分别为”189.120.205.26″、”189.120.205.27″的UID信息定义如下：

![UID\_DEFINITION][UID_DEFINITION]

说明：

1.  **RowKey为”0″的行中，分别保存了metrics、tagKey和tagValue的当前UID的最大值。当为新的metrics、tagKey和tagValue分配了新的UID后，会更新对应的最大值**
2.  **RowKey为”1″的行中，RowKey为UID，Qualifier为”name:metrics”的值对应metrics name，Qualifier为”name:tagk”的值中存放了tagKey，Qualifier为”name:tagv”的值中存放了tagValue**
3.  **RowKey为”2″的行中，RowKey为UID，Qualifier为”name:tagv”的值为tagValue，不存在metrics与tagKey信息。**
4.  **RowKey为”189.120.205.26″的行中，Qualifer为”id:tagv”的值为UID信息。表示当”189.120.205.26″为tagValue时，其UID为1**
5.  **RowKey为”189.120.205.27″的行中，Qualifer为”id:tagv”的值为UID信息。表示当”189.120.205.26″为tagValue时，其UID为2**
6.  **RowKey为”cpu.hum”的行中，Qualifer为”id:metrics”的值为UID信息。表示当cpu.hum为metrics时，其UID为1**
7.  **RowKey为”host”的行中，Qualifer为”id:tagk”的值为UID信息。表示当host为tagValue时，其UID为1**

**由于HBase的存储数据类型是Bytes，所以UID在存储时会被转换为3个字节长度的Bytes数组进行存储。**

## TSUID ##

**对每一个Data Point，metrics、timestamp、tagKey和tagValue都是必要的构成元素**。除timestamp外，metrics、tagKey和tagValue的UID就可组成一个TSUID，每一个TSUID关联一个**时间序列**，如下所示：

> <metrics\_UID><tagKey1\_UID><tagValue1\_UID>\[…<tagKeyN\_UID><tagValueN\_UID>\]

在上一章节的例子中，就涉及两个TSUID，分别是：

![TSUID][]

转：[http://www.nosqlnotes.com/technotes/opentsdb-schema/][http_www.nosqlnotes.com_technotes_opentsdb-schema]

[UID_DEFINITION]: /images/20220123/6a85c9dd193f4a23b8218973d548ddd7.png
[TSUID]: /images/20220123/c2d6151156a04ee0873f028733e94ccb.png
[http_www.nosqlnotes.com_technotes_opentsdb-schema]: http://www.nosqlnotes.com/technotes/opentsdb-schema/

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