PostgreSQL 查询性能调优

当前的项目,生产系统有一个报表库,每晚通过批量导入和更新数据,每个月的数据在4000万左右,经常CPU报警。
做了如下的优化:

  1. 索引,由于用户的检索方式基本都是重复性很高的。热点字段就两三个,做了索引,优化了一大截。
  2. 分区,通过分析,导致报警的语句,具有一个相同的特征,就是用户检索时间范围时,PostgreSQL无法命中索引(如果用to_char就可以命中)。暂时做了按时间分区,进而提升性能。
  3. 限制访问,通过限制并发数,保护数据库。
  4. 定时Vacuum和Analyze

前三项估计大家都很熟悉了,这里重点说一下Vacuum和Analyze。
Vacuum出现的原因是PostgreSQL不使用回滚段UNDO,而是直接在表数据文件中进行版本管理,导致表数据文件中出现大量的DEAD_TUP(可以通过pg_stat_*_tables来查看)。需要通过Vacuum进行空间回收和压缩。

有人说,这种设计的好处是宕机时,重启后,不需要对事务进行redo和undo操作,可以快速的进入工作状态。
这个好处的用处大家觉得大吗?很简单的道理,是数据库的增删改操作频繁,还是宕机频繁呢。

当然,PostgreSQL已经设计成这样了,那么只能在其规则下进行优化了。

接下来,通过测试数据对其进行分析。

报表库的特点就是,大批量操作进行数据初始化,之后数据就固定了,不会发生变化。
测试场景也模仿这样的设计:
创建100万条记录,然后并发事务进行数据更新,观察表数据文件的变化和查询语句的性能变化。

通过测试发现:
进行插入和大量更新操作之后,产生了大量的dead_tup。
postgreSQL的autovacuum和autoanalyze有一定效果,但是没有到极致。

SQL执行时间分别如下:

精准检索(索引扫描):5ms
统计SQL(全表扫描):15478ms

触发autovacuum之后

精准检索(索引扫描):3.5ms
统计SQL(全表扫描):78862ms(这个数据极其异常)

触发autoanalyze之后

精准检索(索引扫描):3.3ms
统计SQL(全表扫描):18920ms

可以看到,autovacuum和autoanalyze之后,命中索引的检索性能有所提升,但是全表扫描的统计SQL,性能反而下降了。

手动执行ANALYZE之后,性能又有所提升。

精准检索(索引扫描):3.5ms
统计SQL(全表扫描):8419ms

可以看到,全表扫描的这种情况已经大幅优化了。

手动执行VACUUM之后,性能又提升了很多。

精准检索(索引扫描):3.4ms
统计SQL(全表扫描):1552ms

至此,已经大幅提升了,PostgreSQL是不建议进行VACUUM FULL操作的,但既然保留了这个功能,肯定是有其存在的场景的。
所以,再尝试一下VACUUM FULL。

精准检索(索引扫描):2.3ms
统计SQL(全表扫描):875ms

通过观察,经过AUTOVACUUM和VACUUM操作后,文件空间是不会发生变化的。经过VACUUM后,文件空间直接被压缩了几倍(32GB -> 5GB)。

如果你的应用场景也是,批量导入和更新数据后,数据只是对外提供只读操作。
那么在批量程序运行完毕之后,进行一次VACUUM FULL和VACUUM以及ANALYZE,说不定会有惊喜。

可以索引命中的检索语句的优化情况
全表扫描的统计SQL
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