Хранение событий в базе данных системы Логикор

ПО Логикор представляет собой систему долговременного хранения и фильтрации событий информационной безопасности (далее СДХ). Основное предназначение системы — получение, обработка, сохранение и передача событий информационной безопасности. Одной из функций системы является надежное, масштабируемое хранение событий.

В данной статье описаны принципы хранения событий в системе Логикор, роль ClickHouse в архитектуре, структура основных таблиц, а также механизмы отказоустойчивости, масштабирования и управления жизненным циклом данных.

Процесс хранения событий

В Логикор хранение и передача данных, конфигураций, правил и событий в системе производится в слое хранения данных и событий, который взаимодействует со слоем обработки и маршрутизации событий.

В общем виде процесс хранения выглядит следующим образом:

1. После завершения обработки подготовленное событие передается в слой хранения данных системы Логикор и асинхронно записывается в кластер ClickHouse.
2. Запись события выполняется напрямую в локальную таблицу messagesTable на одном из узлов кластера ClickHouse.
3. При вставке данных ClickHouse формирует физические части таблицы (парты), которые сохраняются внутри соответствующих логических партиций.
4. ClickHouse автоматически выполняет фоновые операции объединения (merge) партов внутри одной партиции.
5. Для обеспечения отказоустойчивости используется репликация данных между узлами кластера и шардирование для горизонтального масштабирования.
6. Координация репликации, шардирования и состояния кластера осуществляется компонентом ClickHouse-Keeper.
7. После записи к данным применяются политики хранения и правила TTL (Time To Live), которые определяют условия рекомпрессии, перемещения между уровнями хранения и автоматического удаления устаревших событий.
8. Доступ к сохраненным событиям осуществляется через таблицу messages (Distributed table), которая выполняет распределенные запросы ко всем таблицам messagesTable на узлах кластера.

Более подробно рассмотрим процесс ниже.

ClickHouse в Логикор

Общие сведения

ClickHouse — это система управления базами данных с открытым исходным кодом, предназначенная для аналитической обработки больших объемов данных. В системе Логикор данная система отвечает за хранение всех событий, прошедших этап обработки и маршрутизации.

Основные таблицы базы данных logger в ClickHouse

Все события хранятся в базе данных logger в ClickHouse и распределены по различным таблицам. Основными являются следующие:

• messagesTable — основная таблица хранения событий. Фактическая запись данных осуществляется непосредственно в данную таблицу.
• messages — распределенная таблица, предназначенная для чтения данных со всех узлов кластера. Запросы на события необходимо выполнять именно в эту таблицу.
• tagsTable— основная таблица для хранения списка используемых тегов;
• tags — распределенная таблица чтения информации по тегам на всем кластере базы данных;
• mv_tagsTable — материализованное представление на основании таблицы messagesTable в таблицу tagsTable для сохранения используемых тегов.

Оптимизация хранения событий

Оптимизация хранения событий в системе Логикор реализуется за счет механизмов партиционирования и фонового объединения данных, встроенных в ClickHouse. Данные механизмы обеспечивают управляемость жизненного цикла информации, снижение нагрузки на файловую систему и стабильную производительность при больших объемах событий.

Логические партиции

При создании таблицы задается выражение PARTITION BY, определяющее способ логического разбиения данных. В типовой конфигурации Логикор используется партиционирование по дате события на основе поля timestamp.

Партиция является логической единицей хранения, объединяющей строки за определенный временной интервал (например, сутки).

Физические парты

Физически данные в ClickHouse хранятся в виде партов (parts). Парт представляет собой каталог на диске, содержащий:

• файлы колонок;
• индексы;
• служебные метаданные.

Парты формируются при операциях вставки данных. При высокой скорости поступления событий внутри одной логической партиции может создаваться множество мелких партов. Избыточное количество партов увеличивает нагрузку на файловую систему и может негативно влиять на производительность чтения.

Первичный ключ и сортировка данных

В таблицах семейства MergeTree важную роль играет механизм сортировки данных, задаваемый выражением ORDER BY, которое задает порядок физической сортировки строк внутри каждого парта.

В системе Логикор используется следующая схема сортировки:

ORDER BY (timestamp, uuid)

Это означает, что данные внутри каждого парта упорядочиваются сначала по времени события (timestamp), а затем по уникальному идентификатору события (uuid).

Сортировка данных выполняет несколько важных функций:

• позволяет эффективно выполнять фильтрацию по диапазонам времени;
• повышает эффективность операций объединения партов (merge);
• улучшает степень сжатия данных.

Фоновое объединение данных (Merge)

Для оптимизации хранения ClickHouse выполняет фоновый процесс объединения (merge). В рамках одной логической партиции мелкие парты автоматически объединяются в более крупные. Процесс объединения обеспечивает уменьшение количества файлов на диске, повышение степени компрессии данных, оптимизацию индексов и ускорение выполнения аналитических запросов.

Масштабирование и отказоустойчивость

Для обеспечения отказоустойчивости системы и масштабирования системы в ClickHouse используются механизмы репликации и шардирования.

Репликация — применяется для повышения отказоустойчивости и доступности данных. Данные хранятся и поддерживаются на нескольких узлах кластера одновременно. Репликация обеспечивает сохранность данных при отказе узла, автоматическое восстановление данных и возможность чтения данных с любой реплики.

Шардирование — метод горизонтального масштабирования базы данных, при котором данные разделяются на независимые части (шарды). Каждый шард содержит только часть общей информации, но вместе они образуют полную базу. Это позволяет распределять нагрузку и увеличивать производительность системы, так как запросы к данным могут выполняться параллельно на разных узлах.

За координацию репликации и состояние реплик отвечает ClickHouse Keeper.

Политики хранения данных

В системе Логикор используются политики хранения данных, определяющие размещение и жизненный цикл информации в ClickHouse.

В рамках одной политики могут использоваться несколько уровней (дисков) хранения данных:

• Hot — высокопроизводительные носители (SSD), предназначенные для наиболее актуальных данных;
• Warm — промежуточный уровень хранения;
• Cold — более медленные носители, используется для архивных данных.

Такое разделение позволяет оптимизировать использование ресурсов и снизить стоимость хранения данных.

Политики хранения определяют на каких физических носителях хранятся данные, в какие моменты они перемещаются между уровнями и при каких условиях подлежат удалению. Политика хранения привязывается к таблице messagesTable и применяется ко всем записываемым данным.

Жизненный цикл данных в ClickHouse управляется механизмом TTL (Time To Live). С помощью TTL могут быть заданы правила рекомпрессии данных, их перемещения между уровнями хранения и окончательного удаления.

Пример механизма:

• через 7 дней — рекомпрессия данных;
• через 10 дней — перенос на холодное хранилище;
• через 6 месяцев — удаление данных.

Как правило, удаление выполняется на уровне партов.

Подробное описание настроек ClickHouse можно посмотреть в статье Настройки ClickHouse в Логикор.