Настройка параметров PostgreSQL для оптимизации производительности

По умолчанию конфигурация PostgreSQL не настроена для рабочей нагрузки. Значения по умолчанию установлены для обеспечения работоспособности PostgreSQL везде с наименьшим количеством ресурсов. Имеются настройки по умолчанию для всех параметров базы данных. Главной обязанностью администратора базы данных или разработчика является настройка PostgreSQL в соответствии с нагрузкой их системы. В этом блоге мы изложим основные рекомендации по настройке параметров базы данных PostgreSQL для повышения производительности базы данных в соответствии с рабочей нагрузкой.

Имейте в виду, что, хотя оптимизация конфигурации сервера PostgreSQL повышает производительность, разработчик базы данных также должен быть внимательным при написании запросов. Если запросы выполняют полное сканирование таблицы, где можно использовать индекс, или выполнют тяжелые объединения или дорогостоящие операции агрегирования, тогда система все равно может работать плохо, даже если параметры базы данных настроены корректно. При написании запросов к базе данных важно обращать внимание на производительность.

Тем не менее, параметры базы данных тоже очень важны, поэтому давайте посмотрим на восемь, которые имеют наибольший потенциал для повышения производительности

Настраиваемые параметры PostgreSQL

PostgreSQL использует свой собственный буфер, а также использует буферизованный IO ядра. Это означает, что данные хранятся в памяти дважды, сначала в буфере PostgreSQL, а затем в буфере ядра. В отличие от других баз данных, PostgreSQL не обеспечивает прямой ввод-вывод. Это называется двойной буферизацией. Буфер PostgreSQL называется shared_buffer, который является наиболее эффективным настраиваемым параметром для большинства операционных систем. Этот параметр устанавливает, сколько выделенной памяти будет использоваться PostgreSQL для кеширования.

Значение по умолчанию для shared_buffer установлено очень низким, и вы не получите большой выгоды от него. Сделано это потому, что некоторые машины и операционные системы не поддерживают более высокие значения. Но в большинстве современных машин вам необходимо увеличить это значение для оптимальной производительности.

Рекомендуемое значение составляет 25% от общего объема оперативной памяти компьютера. Вам следует попробовать некоторые более низкие и более высокие значения, потому что в некоторых случаях можно получить хорошую производительность с настройкой более 25%. Но реальная конфигурация зависит от вашей машины и рабочего набора данных. Если ваш рабочий набор данных может легко поместиться в вашу оперативную память, вы можете увеличить значение shared_buffer, чтобы оно содержало всю вашу базу данных и чтобы весь рабочий набор данных мог находиться в кеше. Тем не менее, вы, очевидно, не хотите резервировать всю оперативную память для PostgreSQL.

Замечено, что в производственных средах большое значение для shared_buffer действительно дает хорошую производительность, хотя для достижения правильного баланса всегда следует проводить тесты.

^{Проверка значения shared_buffer}

testdb=# SHOW shared_buffers;
shared_buffers
----------------
128MB
(1 row)

_{Примечание: Будьте осторожны, так как некоторые ядра не поддерживают большее значение, особенно в Windows.}

wal_buffers

PostgreSQL сначала записывает записи в WAL (журнал предзаписи) в буферы, а затем эти буферы сбрасываются на диск. Размер буфера по умолчанию, определенный wal_buffers, составляет 16 МБ. Но если у вас много одновременных подключений, то более высокое значение может повысить производительность.

effective_cache_size

effective_cache_size предоставляет оценку памяти, доступной для кэширования диска. Это всего лишь ориентир, а не точный объем выделенной памяти или кеша. Он не выделяет фактическую память, но сообщает оптимизатору объем кеша, доступный в ядре. Если значение этого параметра установлено слишком низким, планировщик запросов может принять решение не использовать некоторые индексы, даже если они будут полезны. Поэтому установка большого значения всегда имеет смысл.

work_mem

Эта настройка используется для сложной сортировки. Если вам нужно выполнить сложную сортировку, увеличьте значение work_mem для получения хороших результатов. Сортировка в памяти происходит намного быстрее, чем сортировка данных на диске. Установка очень высокого значения может стать причиной узкого места в памяти для вашей среды, поскольку этот параметр относится к операции сортировки пользователя. Поэтому, если у вас много пользователей, пытающихся выполнить операции сортировки, тогда система выделит

work_mem * total sort operations

для всех пользователей. Установка этого параметра глобально может привести к очень высокому использованию памяти. Поэтому настоятельно рекомендуется изменить его на уровне сеанса.

^{work_mem = 2MB}

testdb=# SET work_mem TO "2MB";
testdb=# EXPLAIN SELECT * FROM bar ORDER BY bar.b;
                                    QUERY PLAN                                     
-----------------------------------------------------------------------------------
Gather Merge  (cost=509181.84..1706542.14 rows=10000116 width=24)
   Workers Planned: 4
   ->  Sort  (cost=508181.79..514431.86 rows=2500029 width=24)
         Sort Key: b
         ->  Parallel Seq Scan on bar  (cost=0.00..88695.29 rows=2500029 width=24)
(5 rows)

Первоначальный узел сортировки запроса оценивается в 514431,86. Стоимость — это произвольная вычисляемая единица. Для приведенного выше запроса у нас work_mem всего 2 МБ. В целях тестирования давайте увеличим это значение до 256 МБ и посмотрим, повлияет ли это на стоимость.

^{work_mem = 256MB}

testdb=# SET work_mem TO "256MB";
testdb=# EXPLAIN SELECT * FROM bar ORDER BY bar.b;
                                    QUERY PLAN                                     
-----------------------------------------------------------------------------------
Gather Merge  (cost=355367.34..1552727.64 rows=10000116 width=24)
   Workers Planned: 4
   ->  Sort  (cost=354367.29..360617.36 rows=2500029 width=24)
         Sort Key: b
         ->  Parallel Seq Scan on bar  (cost=0.00..88695.29 rows=2500029 width=24)

Стоимость запроса снижена с 514431,86 до 360617,36, то есть уменьшилась на 30%.

maintenance_work_mem

maintenance_work_mem — это параметр памяти, используемый для задач обслуживания. Значение по умолчанию составляет 64 МБ. Установка большого значения помогает в таких задачах, как VACUUM, RESTORE, CREATE INDEX, ADD FOREIGN KEY и ALTER TABLE.

^{maintenance_work_mem = 10MB}

postgres=# CHECKPOINT;
postgres=# SET maintenance_work_mem to '10MB';

postgres=# CREATE INDEX foo_idx ON foo (c);
CREATE INDEX
Time: 170091.371 ms (02:50.091)

^{maintenance_work_mem = 256MB}

postgres=# CHECKPOINT;
postgres=# set maintenance_work_mem to '256MB';

postgres=# CREATE INDEX foo_idx ON foo (c);
CREATE INDEX
Time: 111274.903 ms (01:51.275)

Время создания индекса составляет 170091,371 мс, если для параметра maintenance_work_mem установлено значение только 10 МБ, но оно уменьшается до 111274,903 мс, когда мы увеличиваем значение параметра maintenance_work_mem до 256 МБ.

synchronous_commit

Используется для обеспечения того, что фиксация транзакции будет ожидать записи WAL на диск, прежде чем вернуть клиенту статус успешного завершения. Это компромисс между производительностью и надежностью. Если ваше приложение разработано таким образом, что производительность важнее надежности, отключите synchronous_commit. В этом случае транзакция фиксируется очень быстро, потому что она не будет ожидать сброса файла WAL, но надежность будет поставлена ​​под угрозу. В случае сбоя сервера данные могут быть потеряны, даже если клиент получил сообщение об успешном завершении фиксации транзакции.

checkpoint_timeout, checkpoint_completion_target

PostgreSQL записывает изменения в WAL. Процесс контрольной точки сбрасывает данные в файлы. Это действие выполняется, когда возникает контрольная точка (CHECKPOINT). Это дорогостоящая операция и может вызвать огромное количество операций IO. Весь этот процесс включает в себя дорогостоящие операции чтения/записи на диск. Пользователи могут всегда запустить задание контрольной точки (CHECKPOINT), когда это необходимо, или автоматизировать запуск с помощью параметров checkpoint_timeout и checkpoint_completion_target.

Параметр checkpoint_timeout используется для установки времени между контрольными точками WAL. Установка слишком низкого значения уменьшает время восстановления после сбоя, поскольку на диск записывается больше данных, но это также снижает производительность, поскольку каждая контрольная точка в конечном итоге потребляет ценные системные ресурсы. checkpoint_completion_target — это доля времени между контрольными точками для завершения контрольной точки. Высокая частота контрольных точек может повлиять на производительность. Для плавного выполнения задания контрольной точки, checkpoint_timeout должен иметь низкое значение. В противном случае ОС будет накапливать все грязные страницы до тех пор, пока соотношение не будет соблюдено, а затем производить на большой сброс.

Заключение

Есть больше параметров, которые можно настроить, чтобы получить лучшую производительность, но они оказывают меньшее влияние, чем те, которые выделены здесь. В конце концов, мы всегда должны помнить, что не все параметры актуальны для всех типов приложений. Некоторые приложения работают лучше, при настройке параметров, а некоторые нет. Настройка параметров базы данных PostgreSQL должна выполняться в соответствии с конкретными потребностями приложения и операционной системы, в которой оно работает.