一个工作日下午，某大型通信运营商业务人员报告，一套 ClickHouse 集群在进行插入数据操作的时候，系统报错 too many mutations(1036)，插入数据失败！
作者：张宇，爱可生DBA，负责数据库运维和故障分析。擅长 ClickHouse、MySQL、Oracle，爱好骑行、AI、动漫和技术分享。
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回到现场
一个工作日下午，某大型通信运营商业务人员报告，一套 ClickHouse 集群在进行插入数据操作的时候，系统报错 too many mutations(1036)，插入数据失败！
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排查过程中发现，系统表 system.mutations 里（is_done=0）存在大量的未处理的更新（mutations）操作，且都是 alter table xxx update xxx 语句。
与业务沟通之后得知，业务每天有 50 次左右的数据更新操作，若更新失败则会重试直至成功。每个节点会因数据不同，对应数量不等的 mutations 操作。
先说故障原因。系统设置的 mutations 最大值为 1000，超过会导致插入操作失败（业务数据无法新增）。
基本信息
先了解一下这套 ClickHouse 集群的情况。
- ClickHouse 版本：23.9.1
- 集群架构：2 副本，11 分片
- 数据量：约 4 TB（11×362GB）
- 部署规划：
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副本交叉部署，高可用业务无感知。
恢复思路
在 ClickHouse 数据库当中，mutations 操作语句 alter table xxx update/delete 操作会对表产生非常大的工作负载。
再确认业务操作流程无法修改后，只能选择适配这类操作，计划将表引擎改造为更适合覆盖更新的类型，如：
- ReplacingMergeTree
- CollapsingMergeTree
- VersionedCollapsingMergeTree
这几种类型的引擎，可以通过复制功能（Replicated）来控制更新。这样既能保证快速查询能力，也不会让系统耗费大量的资源，保证系统的健壮性。
三种类型的使用方式本文不做介绍，可以在官方文档查询。
现在，需要尽快回复业务。经业务沟通后，将按照以下流程恢复服务：
- 清理 mutations
- 更新表引擎
- 启动服务
- 验证解决
1. 清理 mutations
我们选择整个集群 23805 个 mutations 通过 kill mutation 的方式"杀掉"。然后尽快修改表引擎类型，回复业务使用。
-- kill 掉未完成的 mutation
KILL MUTATION WHERE database = 'default' AND table = 'table'
2. 更新表引擎
三种表引擎有多种优化方式，这里演示 ReplacingMergeTree 的一种。
准备数据库
-- 创建 ReplacingMergeTree 表
CREATE TABLE hackernews_rmt (
id UInt32,
author String,
comment String,
views UInt64
)
ENGINE = ReplacingMergeTree
PRIMARY KEY (author, id)
-- 插入两行数据
INSERT INTO hackernews_rmt VALUES
(1, 'ricardo', 'This is post #1', 0),
(2, 'ch_fan', 'This is post #2', 0)
-- 在插入两行数据
INSERT INTO hackernews_rmt VALUES
(1, 'ricardo', 'This is post #1', 100),
(2, 'ch_fan', 'This is post #2', 200)
经过查询，表里面存在 4 行数据。建表的时候主键是author 和 id，当没有指定 ORDER BY 的时候，和主键一致。
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现在使用 final 查询，如果排序键相同（在这里是 id,author）会自动选择最新的插入的数据。
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然后当我们使用 optimize 进行分区合并的时候，会直接删除旧数据保留新数据。合并是 ClickHouse 系统自动判断，无需手工处理，这里是为了演示手工执行了 optimize 的效果。
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我们使用以上方式进行表引擎更改优化，优化后查询判断是否产生新的 mutations。
-- default 是集群名称，不是用户名称
SELECT count(*)
FROM clusterAllReplicas('default', system.mutations)
WHERE is_done = 0;
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选择替换数据库引擎替换成 ReplacingMergeTree 后业务恢复正常，本次故障共造成业务暂停 30 分钟。
总结
- 及时监控，分析 mutations 的原因并根据业务需求进行分析和处理。
- 如果业务存在频繁的 UPDATE 或 DELETE 操作产生大量 mutations，建议更换表引擎。
- 如果 mutations 是由于增加字段或列等操作产生的，可忽略第 2 条。
优化数据更新和删除策略： 设计数据更新和删除策略时，应考虑系统的承载能力和潜在的风险。优化业务逻辑来减少不必要的数据更新和删除操作，并在操作失败时采取更合理的重试策略，如果是少量或者偶尔的删除可以使用 ClickHouse 轻量级删除（Lightweight Deletes）。
后记：经过该解决方案处理后，至今已稳定运行 4 个月。
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