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QueryContexts

O ClickHouse Connect executa consultas padrão em um QueryContext. O QueryContext contém as principais estruturas usadas para montar consultas no banco de dados ClickHouse, bem como a configuração usada para processar o resultado em um QueryResult ou outra estrutura de dados de resposta. Isso inclui a própria consulta, parâmetros, configurações, formatos de leitura e outras propriedades. Um QueryContext pode ser obtido usando o método create_query_context do cliente. Esse método aceita os mesmos parâmetros que o método principal de consulta. Esse contexto de consulta pode então ser passado aos métodos query, query_df ou query_np como o argumento nomeado context, em vez de alguns ou de todos os outros argumentos desses métodos. Observe que argumentos adicionais especificados na chamada do método substituirão quaisquer propriedades do QueryContext. O caso de uso mais claro para um QueryContext é enviar a mesma consulta com valores diferentes para os parâmetros de associação. Todos os valores dos parâmetros podem ser atualizados chamando o método QueryContext.set_parameters com um dicionário, ou qualquer valor individual pode ser atualizado chamando QueryContext.set_parameter com o par key, value desejado.
Observe que QueryContexts não são thread-safe, mas é possível obter uma cópia em um ambiente multithread chamando o método QueryContext.updated_copy.

Consultas em streaming

O cliente ClickHouse Connect oferece vários métodos para recuperar dados como um stream (implementado como um gerador Python):
  • query_column_block_stream — Retorna os dados da consulta em blocos, como uma sequência de colunas, usando objetos nativos do Python
  • query_row_block_stream — Retorna os dados da consulta como um bloco de linhas, usando objetos nativos do Python
  • query_rows_stream — Retorna os dados da consulta como uma sequência de linhas, usando objetos nativos do Python
  • query_np_stream — Retorna cada bloco de dados da consulta do ClickHouse como um array NumPy
  • query_df_stream — Retorna cada bloco de dados da consulta do ClickHouse como um DataFrame do Pandas
  • query_arrow_stream — Retorna os dados da consulta como PyArrow RecordBlocks
  • query_df_arrow_stream — Retorna cada bloco de dados da consulta do ClickHouse como um DataFrame do Pandas com suporte a Arrow ou um DataFrame do Polars, dependendo do kwarg dataframe_library (o padrão é “pandas”).
Cada um desses métodos retorna um objeto ContextStream que deve ser aberto com uma instrução with para começar a consumir o stream.

Blocos de dados

O ClickHouse Connect processa todos os dados do método principal query como um stream de blocos recebidos do servidor ClickHouse. Esses blocos são transmitidos de e para o ClickHouse no formato personalizado “Native”. Um “bloco” é simplesmente uma sequência de colunas de dados binários, em que cada coluna contém o mesmo número de valores do tipo de dados especificado. (Como banco de dados colunar, o ClickHouse armazena esses dados de forma semelhante.) O tamanho de um bloco retornado por uma consulta é determinado por duas configurações que podem ser definidas em vários níveis (perfil de usuário, usuário, sessão ou consulta). São elas: Independentemente de preferred_block_size_setting, nenhum bloco terá mais de max_block_size linhas. Dependendo do tipo de consulta, os blocos efetivamente retornados podem ter qualquer tamanho. Por exemplo, consultas a uma tabela distribuída que abrange muitos shards podem conter blocos menores recuperados diretamente de cada shard. Ao usar um dos métodos query_*_stream do Client, os resultados são retornados bloco a bloco. O ClickHouse Connect carrega apenas um bloco por vez. Isso permite processar grandes volumes de dados sem precisar carregar um conjunto de resultados grande inteiro na memória. Observe que a aplicação deve estar preparada para processar qualquer número de blocos, e o tamanho exato de cada bloco não pode ser controlado.

Buffer de dados HTTP para processamento lento

Devido a limitações do protocolo HTTP, se os blocos forem processados em uma taxa significativamente mais lenta do que a taxa em que o servidor ClickHouse transmite os dados, o servidor ClickHouse fechará a conexão, resultando no lançamento de uma Exception na thread de processamento. Isso pode ser parcialmente mitigado aumentando o tamanho do buffer de streaming HTTP (que, por padrão, é de 10 megabytes) usando a configuração comum http_buffer_size. Valores altos de http_buffer_size devem funcionar bem nessa situação, desde que haja memória suficiente disponível para a aplicação. Os dados no buffer são armazenados de forma comprimida ao usar compressão lz4 ou zstd; portanto, usar esses tipos de compressão aumentará o buffer total disponível.

StreamContexts

Cada um dos métodos query_*_stream (como query_row_block_stream) retorna um objeto StreamContext do ClickHouse, que combina um contexto e um gerador do Python. Este é o uso básico:
Observe que tentar usar um StreamContext sem uma instrução with resultará em erro. Usar um contexto do Python garante que o stream (neste caso, uma resposta HTTP em streaming) seja fechado corretamente, mesmo que nem todos os dados sejam consumidos e/ou uma exceção seja gerada durante o processamento. Além disso, StreamContexts só podem ser usados uma vez para consumir o stream. Tentar usar um StreamContext depois que ele tiver sido encerrado resultará em StreamClosedError. Você pode usar a propriedade source do StreamContext para acessar o objeto QueryResult pai, que inclui nomes de colunas e tipos.

Tipos de stream

O método query_column_block_stream retorna o bloco como uma sequência de dados de coluna armazenados como tipos de dados nativos do Python. Usando as consultas taxi_trips acima, os dados retornados serão uma lista em que cada elemento é outra lista (ou tupla) contendo todos os dados da coluna correspondente. Assim, block[0] seria uma tupla contendo apenas strings. Formatos orientados a colunas são mais usados para executar operações de agregação sobre todos os valores de uma coluna, como somar o total das tarifas. O método query_row_block_stream retorna o bloco como uma sequência de linhas, como em um banco de dados relacional tradicional. Para viagens de táxi, os dados retornados serão uma lista em que cada elemento é outra lista representando uma linha de dados. Assim, block[0] conteria todos os campos (em ordem) da primeira viagem de táxi, block[1] conteria uma linha com todos os campos da segunda viagem de táxi, e assim por diante. Resultados orientados a linhas normalmente são usados para exibição ou para processos de transformação. O query_row_stream é um método de conveniência que avança automaticamente para o próximo bloco ao iterar pelo stream. Fora isso, ele é idêntico a query_row_block_stream. O método query_np_stream retorna cada bloco como um array NumPy bidimensional. Internamente, arrays NumPy são (geralmente) armazenados como colunas, portanto não são necessários métodos distintos para linhas ou colunas. O “shape” do array NumPy será expresso como (colunas, linhas). A biblioteca NumPy fornece muitos métodos para manipular arrays NumPy. Observe que, se todas as colunas na consulta compartilharem o mesmo dtype do NumPy, o array NumPy retornado também terá apenas um dtype e poderá ser redimensionado/rotacionado sem realmente alterar sua estrutura interna. O método query_df_stream retorna cada bloco do ClickHouse como um DataFrame bidimensional do Pandas. Aqui está um exemplo que mostra que o objeto StreamContext pode ser usado como contexto de forma diferida (mas apenas uma vez).
O método query_df_arrow_stream retorna cada bloco do ClickHouse como um DataFrame com backend de dtype do PyArrow. Esse método oferece suporte a DataFrames do Pandas (2.x ou superior) e do Polars por meio do parâmetro dataframe_library (o padrão é "pandas"). Cada iteração produz um DataFrame convertido de batches de registros do PyArrow, oferecendo melhor desempenho e eficiência de memória para determinados tipos de dados. Por fim, o método query_arrow_stream retorna um resultado do ClickHouse no formato ArrowStream como um pyarrow.ipc.RecordBatchStreamReader encapsulado em StreamContext. Cada iteração do stream retorna um RecordBlock do PyArrow.

Exemplos de streaming

Fazer streaming de linhas

Fazer streaming de blocos de linhas

Fazer streaming de DataFrames do Pandas

Transmitir lotes de Arrow

Consultas com NumPy, Pandas e Arrow

O ClickHouse Connect oferece métodos de consulta especializados para trabalhar com estruturas de dados do NumPy, Pandas e Arrow. Esses métodos permitem recuperar os resultados das consultas diretamente nesses formatos de dados populares, sem necessidade de conversão manual.

Consultas com NumPy

O método query_np retorna os resultados da consulta como um array do NumPy em vez de um QueryResult do ClickHouse Connect.

Consultas com Pandas

O método query_df retorna os resultados da consulta como um DataFrame do Pandas, em vez de um QueryResult do ClickHouse Connect.

Consultas com PyArrow

O método query_arrow retorna os resultados da consulta como uma tabela do PyArrow. Ele usa diretamente o formato Arrow do ClickHouse, portanto aceita apenas três argumentos em comum com o método query principal: query, parameters e settings. Além disso, há um argumento adicional, use_strings, que determina se a tabela Arrow representará os tipos String do ClickHouse como strings (se True) ou bytes (se False).

DataFrames com Arrow como backend

O ClickHouse Connect oferece criação rápida e eficiente em termos de memória de DataFrames a partir de resultados em Arrow por meio dos métodos query_df_arrow e query_df_arrow_stream. Esses métodos são wrappers leves sobre os métodos de consulta Arrow e realizam conversões sem cópia para DataFrames sempre que possível:
  • query_df_arrow: Executa a consulta usando o formato de saída Arrow do ClickHouse e retorna um DataFrame.
    • Para dataframe_library='pandas', retorna um DataFrame do pandas 2.x usando dtypes com backend Arrow (pd.ArrowDtype). Isso requer pandas 2.x e aproveita buffers sem cópia sempre que possível para oferecer excelente desempenho e baixo uso de memória.
    • Para dataframe_library='polars', retorna um DataFrame do Polars criado a partir da tabela Arrow (pl.from_arrow), que é igualmente eficiente e pode operar sem cópia, dependendo dos dados.
  • query_df_arrow_stream: Transmite os resultados como uma sequência de DataFrames (pandas 2.x ou Polars) convertidos a partir de lotes de stream Arrow.

Consulta para DataFrame com Arrow como backend

Observações e limitações

  • Mapeamento de tipos do Arrow: ao retornar dados no Arrow format, o ClickHouse mapeia os tipos para os tipos do Arrow compatíveis mais próximos. Alguns tipos do ClickHouse não têm um equivalente nativo no Arrow e são retornados como bytes brutos em campos do Arrow (geralmente BINARY ou FIXED_SIZE_BINARY).
    • Exemplos: IPv4 é representado como Arrow UINT32; IPv6 e inteiros grandes (Int128/UInt128/Int256/UInt256) costumam ser representados como FIXED_SIZE_BINARY/BINARY com bytes brutos.
    • Nesses casos, a coluna do DataFrame conterá valores em bytes baseados no campo do Arrow; cabe ao código do cliente interpretar/converter esses bytes de acordo com a semântica do ClickHouse.
  • Tipos de dados do Arrow não compatíveis (por exemplo, UUID/ENUM como tipos reais do Arrow) não são emitidos; os valores são representados usando o tipo do Arrow compatível mais próximo (geralmente como bytes binários) na saída.
  • Requisito do pandas: dtypes com suporte do Arrow exigem pandas 2.x. Para versões mais antigas do pandas, use query_df (sem Arrow) no lugar.
  • Strings vs. binário: a opção use_strings (quando compatível com a server setting output_format_arrow_string_as_string) controla se colunas String do ClickHouse são retornadas como strings do Arrow ou como binário.

Exemplos de conversão entre tipos incompatíveis do ClickHouse/Arrow

Quando o ClickHouse retorna colunas como dados binários brutos (por exemplo, FIXED_SIZE_BINARY ou BINARY), cabe ao código da aplicação converter esses bytes para tipos Python apropriados. Os exemplos abaixo mostram que algumas conversões podem ser feitas com APIs da biblioteca DataFrame, enquanto outras podem exigir abordagens em Python puro, como struct.unpack (que sacrificam desempenho, mas mantêm a flexibilidade). As colunas Date podem vir como UINT16 (dias desde a epoch Unix, 1970‑01‑01). Fazer a conversão dentro do DataFrame é eficiente e simples:
Colunas como Int128 podem vir como FIXED_SIZE_BINARY, com bytes brutos. O Polars oferece suporte nativo a inteiros de 128 bits:
A partir do NumPy 2.3, não existe nenhum dtype público de inteiro de 128 bits, então precisamos recorrer a Python puro e podemos fazer algo assim:
A principal conclusão é: o código da aplicação deve lidar com essas conversões com base nos recursos da biblioteca DataFrame escolhida e nos trade-offs de desempenho aceitáveis. Quando conversões nativas de DataFrame não estão disponíveis, abordagens puras em Python continuam sendo uma opção.

Formatos de leitura

Os formatos de leitura controlam os tipos de dados dos valores retornados pelos métodos query, query_np e query_df do cliente. (Os métodos raw_query e query_arrow não modificam os dados recebidos do ClickHouse, portanto o controle de formato não se aplica.) Por exemplo, se o formato de leitura de um UUID for alterado do formato native padrão para o formato alternativo string, uma consulta do ClickHouse de uma coluna UUID será retornada como valores de string (usando o formato padrão RFC 1422 8-4-4-4-12), em vez de objetos UUID do Python. O argumento “data type” de qualquer função de formatação pode incluir curingas. O formato é uma única string em minúsculas. Os formatos de leitura podem ser definidos em vários níveis:
  • Globalmente, usando os métodos definidos no pacote clickhouse_connect.datatypes.format. Isso controlará o formato do tipo de dado configurado para todas as consultas.
  • Para uma consulta inteira, usando o argumento opcional de dicionário query_formats. Nesse caso, qualquer coluna (ou subcoluna) dos tipos de dados especificados usará o formato configurado.
  • Para os valores em uma coluna específica, usando o argumento de dicionário opcional column_formats. A chave é o nome da coluna conforme retornado pelo ClickHouse, e o valor é o formato da coluna de dados ou um dicionário secundário de “format”, com um nome de tipo do ClickHouse como chave e um valor de formatos de consulta. Esse dicionário secundário pode ser usado para tipos de coluna aninhados, como Tuples ou Maps.

Opções de formato de leitura (tipos Python)

Dados externos

As consultas do ClickHouse podem aceitar dados externos em qualquer formato do ClickHouse. Esses dados binários são enviados junto com a string de consulta para serem usados no processamento dos dados. Os detalhes do recurso de Dados Externos estão aqui. Os métodos query* do cliente aceitam um parâmetro opcional external_data para aproveitar esse recurso. O valor do parâmetro external_data deve ser um objeto clickhouse_connect.driver.external.ExternalData. O construtor desse objeto aceita os seguintes argumentos: Para enviar uma consulta com um arquivo CSV externo contendo dados de “movie” e combinar esses dados com uma tabela directors já presente no servidor ClickHouse:
Arquivos de dados externos adicionais podem ser adicionados ao objeto inicial ExternalData usando o método add_file, que aceita os mesmos parâmetros do construtor. Para HTTP, todos os dados externos são transmitidos por meio de um upload de arquivo multi-part/form-data.

Fusos horários

Há vários mecanismos para aplicar um fuso horário a valores DateTime e DateTime64 do ClickHouse. Internamente, o servidor ClickHouse sempre armazena qualquer objeto DateTime ou DateTime64 como um número sem fuso horário que representa os segundos desde a epoch, 1970-01-01 00:00:00 UTC. Para valores DateTime64, a representação pode ser em milissegundos, microssegundos ou nanossegundos desde a epoch, dependendo da precisão. Como resultado, qualquer informação de fuso horário é sempre aplicada no lado do cliente. Observe que isso envolve um custo computacional adicional relevante; por isso, em aplicações críticas em termos de desempenho, recomenda-se tratar os tipos DateTime como timestamps de epoch, exceto para exibição ao usuário e conversão (por exemplo, os Pandas Timestamps são sempre inteiros de 64 bits que representam nanossegundos desde a epoch para melhorar o desempenho). Ao usar tipos de dados com fuso horário em consultas — em especial o objeto Python datetime.datetime — o clickhouse-connect aplica um fuso horário no lado do cliente usando as seguintes regras de precedência:
  1. Se o parâmetro do método de consulta client_tzs for especificado para a consulta, será aplicado o fuso horário específico da coluna
  2. Se a coluna do ClickHouse tiver metadados de fuso horário (isto é, for de um tipo como DateTime64(3, ‘America/Denver’)), será aplicado o fuso horário da coluna do ClickHouse. (Observe que esses metadados de fuso horário não estão disponíveis para o clickhouse-connect em colunas DateTime anteriores à versão 23.2 do ClickHouse)
  3. Se o parâmetro do método de consulta query_tz for especificado para a consulta, será aplicado o “fuso horário da consulta”.
  4. Se uma configuração de fuso horário for aplicada à consulta ou à sessão, esse fuso horário será aplicado. (Essa funcionalidade ainda não foi lançada no servidor ClickHouse)
  5. Por fim, se o parâmetro do cliente apply_server_timezone tiver sido definido como True (o padrão), será aplicado o fuso horário do servidor ClickHouse.
Observe que, se o fuso horário aplicado com base nessas regras for UTC, o clickhouse-connect sempre retornará um objeto Python datetime.datetime sem fuso horário. Se desejado, informações adicionais de fuso horário poderão então ser adicionadas a esse objeto sem fuso horário pelo código da aplicação.
Última modificação em 19 de junho de 2026