作者：陳玉｜濤思數(shù)據(jù)

小T導(dǎo)讀：作為一款高性能的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)（Time-Series Database），TDengine提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能。在TDengine官網(wǎng)的第一個(gè)章節(jié)里，有這樣的描述：“無(wú)論是十年前還是一秒鐘前的數(shù)據(jù)，指定時(shí)間范圍即可查詢。數(shù)據(jù)可在時(shí)間軸上或多個(gè)設(shè)備上進(jìn)行聚合?！?

今天，我們的主角就是上文中“可在時(shí)間軸上”聚合的強(qiáng)大函數(shù)——INTERVAL。

INTERVAL是TDengine Database的一大重要功能，可以幫助我們實(shí)現(xiàn)降低數(shù)據(jù)采集頻率的功能——也就是降采樣。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：假設(shè)我們有某個(gè)設(shè)備一年的數(shù)據(jù)，時(shí)間數(shù)據(jù)的頻率是1天，那么就是一共365條數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，如果我們想按照月這個(gè)頻率統(tǒng)計(jì)，那么數(shù)據(jù)量就變成了12條。

根據(jù)官網(wǎng)的語(yǔ)法描述，相關(guān)的功能模塊有三個(gè)：

1. INTERVAL本身
2. SLIDING
3. INTERVAL OFFSET

對(duì)于以處理時(shí)序數(shù)據(jù)為根基的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說，如何靈活的利用時(shí)間頻率來(lái)計(jì)算分析數(shù)據(jù)實(shí)在是太重要了。下面我們圍繞上面三個(gè)功能模塊，分別舉一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)景的例子并做出具體說明：

1.INTERVAL：查詢溫度傳感器t1記錄的溫度、壓力每五分鐘的平均值

select avg(t), avg(p) from t1 interval(5m);

這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的使用情況，INTERVAL負(fù)責(zé)指定時(shí)間范圍窗口，由AVG這種聚合函數(shù)來(lái)計(jì)算這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的平均值。也可以換成MAX/MIN這類的選擇函數(shù)，來(lái)統(tǒng)計(jì)出這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的最大值/最小值。（在TAOS SQL中，聚合函數(shù)指的是COUNT/AVG/TWA/SUM等用于從數(shù)據(jù)集中匯合再計(jì)算的函數(shù)，選擇函數(shù)是指 MIN/MAX/FIRST/LAST/LAST_ROW等用于從數(shù)據(jù)集中篩選結(jié)果的函數(shù)。）

INTERVAL本質(zhì)上就是group by的時(shí)間版本，所以一定需要配合上述聚合或選擇函數(shù)來(lái)使用。INTERVAL后面的時(shí)間單位可以是 a(毫秒)、s(秒)、m(分)、h(小時(shí))、d(自然日)、w(周)， n(自然月) 和 y(自然年)。（暫時(shí)還不支持自然周，interval(1w) 目前等效于interval(7d)）。

2.SLIDING：可以統(tǒng)計(jì)類似股票市場(chǎng)的均線

select avg(t) from stockmarket interval(5d) sliding(1d)。

上述語(yǔ)句的實(shí)際含義是統(tǒng)計(jì)股市上某股票所有每過一天的5天的價(jià)格平均值，把這些值連起來(lái)，就是大家熟知的五日均線了。

在上述計(jì)算過程中，SLIDING起到了非常關(guān)鍵的作用。我們已經(jīng)知道，INTERVAL 的值負(fù)責(zé)指定每次執(zhí)行查詢的時(shí)間窗口。SLIDING則代表著指定窗口向前滑動(dòng)的時(shí)間。如下圖所示：

t0s，t1s，t2s分別是三個(gè)時(shí)間窗口的起點(diǎn)，t0e，t1e，t2e分別是三個(gè)時(shí)間窗口的終點(diǎn)。當(dāng)我們?cè)诓樵冎胁恢付⊿LIDING的值時(shí)，它默認(rèn)等于INTERVAL VALUE。也即是說在第一個(gè)例子當(dāng)中的select avg(t), avg(p) from t1 interval(5m)等效于select avg(t), avg(p) from t1 interval(5m) sliding (5m);

3.INTERVAL OFFSET：統(tǒng)計(jì)某個(gè)設(shè)備在其他時(shí)區(qū)（向西相差三個(gè)時(shí)區(qū)）的一個(gè)月的總數(shù)據(jù)量

select sum(t) from t1 interval(1n,3h) ;

這個(gè)SQL的語(yǔ)義是：統(tǒng)計(jì)當(dāng)前服務(wù)端所在時(shí)區(qū)向西推動(dòng)三個(gè)時(shí)區(qū)后的這個(gè)設(shè)備的該月總數(shù)據(jù)。OFFSET 3h代表的是OFFSET值為3h，也就是說這個(gè)SQL適用于統(tǒng)計(jì)不同時(shí)區(qū)的自然月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

INTERVAL OFFSET會(huì)相對(duì)復(fù)雜一些。想了解的話，需要先更多地了解INTERVAL和時(shí)區(qū)的關(guān)系。

如果INTERVAL的值是自然日（d），自然月（n），自然年（y），那么它就是對(duì)齊TDengine服務(wù)端所在時(shí)區(qū)的0點(diǎn)開始做的窗口切分，如下圖所示：不論當(dāng)前所屬哪個(gè)時(shí)區(qū)，所有時(shí)間戳列的起始時(shí)間都是0點(diǎn)。

但是，如果是以時(shí)分秒及以下的時(shí)間單位去切分窗口，那么INTERVAL的值則是對(duì)齊從UTC-0時(shí)間的00:00:00.000開始切分的時(shí)間窗口。

如下圖所示，時(shí)間戳列的起始時(shí)間都是8點(diǎn)，這是因?yàn)門Dengine客戶端的時(shí)區(qū)為UTC-8，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為0點(diǎn)的時(shí)候，東八區(qū)為8點(diǎn)（注意：在POSIX標(biāo)準(zhǔn)中，UTC-8代表東八區(qū)，與平時(shí)的習(xí)慣性表達(dá)不一樣）。

這個(gè)場(chǎng)景，就是官網(wǎng)文檔中這段話的含義：

TDengine 中時(shí)間戳的時(shí)區(qū)總是由客戶端進(jìn)行處理，與服務(wù)端無(wú)關(guān)。具體來(lái)說，客戶端會(huì)對(duì) SQL 語(yǔ)句中的時(shí)間戳進(jìn)行時(shí)區(qū)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)為 UTC-0時(shí)區(qū)的Unix時(shí)間戳再交由服務(wù)端進(jìn)行寫入和查詢；在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)端也是采用 UTC-0時(shí)區(qū)提供的原始數(shù)據(jù)，客戶端收到后再根據(jù)本地設(shè)置，把時(shí)間戳轉(zhuǎn)換為本地系統(tǒng)所要求的時(shí)區(qū)進(jìn)行顯示。

總結(jié)一下就是：TDengine以時(shí)間戳形式來(lái)存儲(chǔ)時(shí)間數(shù)據(jù)，時(shí)間戳本身是一個(gè)和時(shí)區(qū)無(wú)關(guān)的東西，但是由于TDengine要把數(shù)據(jù)查詢出來(lái)展示給世界上不同地區(qū)的用戶看，就和時(shí)區(qū)有關(guān)系了。在INTERVAL中，如果是自然日，自然月，自然年，均以TDengine服務(wù)端所在時(shí)區(qū)的0點(diǎn)為起始時(shí)間進(jìn)行時(shí)間窗口區(qū)分。如果是以h（小時(shí)）及以下為單位切分窗口，那么進(jìn)行窗口切分的起始時(shí)間就是UTC時(shí)區(qū)的0點(diǎn)。

不論是哪個(gè)時(shí)區(qū)的客戶端，最終的計(jì)算列結(jié)果都是一致的，只是由于時(shí)區(qū)不同，所以顯示的時(shí)候在時(shí)間戳列上會(huì)有一些偏差。因此我們強(qiáng)烈建議，非特殊情況下，客戶端服務(wù)器和服務(wù)端服務(wù)器的時(shí)區(qū)要保持一致，從而使得兩邊的查詢顯示是一致的，從而減少不必要的誤解。

比如，左側(cè)客戶端count(*)看起來(lái)應(yīng)該是1 4 2，實(shí)際上卻是4和3。這就是因?yàn)閮蛇厱r(shí)區(qū)不一致導(dǎo)致的視覺差異。這時(shí)候就要以服務(wù)端的顯示為準(zhǔn)：6月30日有4條數(shù)據(jù)，7月1日有3條數(shù)據(jù)——TDengine服務(wù)端所在服務(wù)器的查詢結(jié)果，永遠(yuǎn)是所見即所得的正確。

搞清楚了INTERVAL對(duì)于自然日月年和時(shí)分秒的不同切分邏輯后，接下來(lái)，我們終于可以說一下OFFSET了。

OFFSET其實(shí)是INTERVAL功能的偏移值。通過調(diào)整OFFSET值，就可以在時(shí)間軸上自由選擇時(shí)間窗口的起始點(diǎn)。從而完成不同時(shí)區(qū)的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)。

比如，服務(wù)端當(dāng)前的時(shí)區(qū)是東八區(qū)，但是我們想知道在東五區(qū)時(shí)區(qū)下，設(shè)備t1的每個(gè)月數(shù)據(jù)總量。就可以這樣寫：

select sum(t) from t1 interval(1n,3h) ;

但是由于OFFSET目前暫時(shí)不能支持負(fù)值，所以時(shí)間窗口的起點(diǎn)只能從時(shí)區(qū)東向西偏移。因此如果想用時(shí)區(qū)偏移功能統(tǒng)計(jì)24個(gè)時(shí)區(qū)，暫時(shí)可以把服務(wù)端所在的服務(wù)器時(shí)區(qū)設(shè)置為東十二區(qū)（UTC-12）。

作為一個(gè)定位國(guó)際化的產(chǎn)品，我們TDengine后面會(huì)繼續(xù)完善相關(guān)的功能。如果想了解更多更具體的細(xì)節(jié)，可以在GitHub上查看相關(guān)源代碼。