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PG不能自動創建分區，那是因為裝備不夠

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PG不能自動創建分區，那是因為裝備不夠
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PG分區

PostgreSQL傳統的分區方法，使用約束來區分不同的分區存儲數據（配置constraint_exclusion = partition），執行選擇/刪除/更新時執行計劃根據約束和查詢條件排除不需要的查詢的分區表。調用COPY或插入數據時使用插入或規則，將數據插入對應的分區表。

傳統的做法，無論是查詢還是插入，對性能的影響都較長。pg_pathman與傳統的繼承分區表做法有一個不同的地方，分區的定義放置在一張元數據表中，表的信息會緩存在內存中，同時使用HOOK來實現關系的替換，所以效率非常高。目前支持兩種分區模式，范圍和哈希，其中范圍使用二進制搜索查找對應的分區，哈希使用哈希搜索查找對應的分區。

pg_pathman裝備介紹

1. pg_pathman用到的hook

  • pg_pathman使用ProcessUtility_hook鉤子來處理分區表的COPY查詢。

  • RuntimeAppend（重寫Append計劃節點）

  • RuntimeMergeAppend（重寫MergeAppend計劃節點）

  • PartitionFilter（INSERT觸發器的直接替代）

2. pg_pathman特性

  • 目前支持range，hash分區。

  • 支持自動分區管理（通過函數接口創建分區，自動將主表數據遷移到分區表），或手工分區管理（通過函數實現，將現有的表綁定到分區表，或者從分區表分割） 。

  • 支持的分區分區類型包括int，float，date，以及其他常用類型，包括自定義的域。

  • 通過CUSTOM SCAN實現了有效的分區表JOIN，子查詢過濾分區。

  • 使用RuntimeAppend和RuntimeMergeAppend自定義計劃節點實現了動態分區選擇。

  • PartitionFilter HOOK，實現就地插入，代替傳統的插入觸發器或插入規則。

  • 支持自動添加分區。目前僅支持范圍分區表。

  • 支持從/到直接讀取或寫入分區表的復制，提高效率。

  • 支持分區分區的更新，需要添加替換，如果不需要更新分區分區，則不建議添加此轉換器，會產生一定的性能影響。

  • 允許用戶自定義定義函數，在創建分區時會自動觸發。

  • 非插入式創建分區表，以及后臺自動將主表數據遷移到分區表，非插入式。

  • 支持FDW，通過配置參數pg_pathman.insert_into_fdw =（禁用| postgres | any_fdw）支持postgres_fdw或任意fdw(外部分區)

  • 支持GUC參數配置，注意通過使用了HOOK，如果其他插件也使用了相同的HOOK，需要將pg_pathman放在后面注冊，如pg_stat_statements。

shared_preload_libraries =pg_stat_statements，pg_pathman
3. pg_pathman為什么高效

  • 插入優化，使用PartitionFilter替換關系，替換初始化的方式。效率提高非常明顯。

  • 查詢優化，分區定義加載在內存中，使用二進制搜索和哈希搜索對應范圍與哈希分區表，使用RuntimeAppend和RuntimeMerge附加自定義計劃節點以在運行時選擇分區；

  • 同時運行時過濾，支持子查詢。傳統的約束法不支持子查詢過濾。

pg_pathman裝備使用

1. 安裝部署

--下載安裝包：
https://github.com/postgrespro/pg_pathman

--pg_pathman安裝：

unzip pg_pathman-master.zip

cd pg_pathman-master

make USE_PGXS=1

make USE_PGXS=1 install

--修改參數：

alter system set shared_preload_libraries=pg_stat_statements,pg_pathman,telepg_monitor;

注意pg_pathman需寫在pg_stat_statements之后

--重啟實例：

$pg_ctl restart -m fast

--創建pg_pathman擴展：

c ksl

postgres=# create extension pg_pathman;

CREATE EXTENSION



ksl=# dx

                                                    List of installed extensions

    Name | Version |   Schema | Description 

-------------+---------+------------+-------------------------------------------------------

 pageinspect | 1.7 | public | inspect the contents of database pages at a low level

 pg_pathman | 1.5 | public | Partitioning tool for PostgreSQL

   plpgsql | 1.0  | pg_catalog | PL/pgSQL procedural language

(3 rows)

2. RANGE分區實戰舉例

創建需要分區的主表：

postgres=# create table part_test(id int, info text, 
crt_time timestamp not null); -- 分區列必須有not null約束 

CREATE TABLE

插入一批測試數據，模擬已經有數據了的主表：

postgres=# insert into part_test select id,md5(random()::text),clock_timestamp() + (id|| hour)::interval from generate_series(1,10000) t(id); 

INSERT 0 10000

postgres=# select * from part_test limit 10; 

 id | info |          crt_time 

----+----------------------------------+----------------------------

  1 | 36fe1adedaa5b848caec4941f87d443a | 20XX-10-25 10:27:13.206713

  2 | c7d7358e196a9180efb4d0a10269c889 | 20XX-10-25 11:27:13.206893

  3 | 005bdb063550579333264b895df5b75e | 20XX-10-25 12:27:13.206904

  4 | 6c900a0fc50c6e4da1ae95447c89dd55 | 20XX-10-25 13:27:13.20691

  5 | 857214d8999348ed3cb0469b520dc8e5 | 20XX-10-25 14:27:13.206916

  6 | 4495875013e96e625afbf2698124ef5b | 20XX-10-25 15:27:13.206921

  7 | 82488cf7e44f87d9b879c70a9ed407d4 | 20XX-10-25 16:27:13.20693

  8 | a0b92547c8f17f79814dfbb12b8694a0 | 20XX-10-25 17:27:13.206936

  9 | 2ca09e0b85042b476fc235e75326b41b | 20XX-10-25 18:27:13.206942

 10 | 7eb762e1ef7dca65faf413f236dff93d | 20XX-10-25 19:27:13.206947

(10 rows)
注意:  

  • 分區列必須有not null約束;

  • 分區個數必須能覆蓋已有的所有記錄.

創建分區，每個分區包含1個月的跨度數據：

postgres=#select create_range_partitions(part_test::regclass, -- 主表OID

 crt_time, -- 分區列名

 2020-11-05 00:00:00::timestamp, -- 開始值

 interval 1 month, -- 間隔；interval 類型，用于時間分區表

 24, -- 分多少個區

 false) ; -- 不遷移數據

NOTICE:  sequence "part_test_seq" does not exist, skipping

 create_range_partitions 

-------------------------

     24

(1 row)

由于不遷移數據，所以數據還在主表：

postgres=# select count(*) from only part_test;

 count 

-------

 10000

(1 row)

使用非堵塞式的遷移接口：

postgres=# select partition_table_concurrently(part_test::regclass,

                             10000,

                             1.0);

NOTICE: worker started, you can stop it with the following command: select stop_concurrent_part_task(part_test);

 partition_table_concurrently 

------------------------------



(1 row)

--查看后臺的數據遷移任務：

select * from pathman_concurrent_part_tasks;

遷移結束后，主表數據已經沒有了，全部在分區中：

postgres=# select count(*) from only part_test;

 count 

-------

     0

(1 row)

數據遷移完成后，建議禁用主表，這樣執行計劃就不會出現主表了。

postgres=# select set_enable_parent(part_test::regclass, false);

 set_enable_parent 

-------------------

(1 row)

postgres=# explain select * from part_test where crt_time = 2020-11-05 00:00:00::timestamp;

              QUERY PLAN 

-------------------------------------------------------------------------------

 Append (cost=0.00..16.18 rows=1 width=45)

   -> Seq Scan on part_test_1 (cost=0.00..16.18 rows=1 width=45)

         Filter: (crt_time = 2020-11-05 00:00:00::timestamp without time zone)

(3 rows)
建議：

  • 分區列必須有not null約束；

  • 分區個數必須能覆蓋已有的所有記錄；

  • 建議使用非堵塞式遷移接口；

  • 建議數據遷移完成后，禁用主表。

1700w數據大概遷移了一個多小時，如果表有索引可以先刪除索引，數據遷移完成后再建索引，因為在創建分區的時候，所有的分區表都會多帶帶創建索引，這也是不能保證全局唯一的原因。

--禁止自動擴展分區：

select set_auto(part_test::regclass, false);

insert into ksl.part_test values (1,test,2023-01-01::timestamp);

--向后添加分區：

select append_range_partition(part_test::regclass);

--向前添加分區：

select prepend_range_partition(part_test::regclass);

--停止遷移任務：

select top_concurrent_part_task(part_test::regclass);

-- 查看后臺的數據遷移任務：

select * from pathman_concurrent_part_tasks;

-- 分裂范圍分區,數據會自動遷移到另一個分區：

select split_range_partition(

part_test_1::regclass, -- 分區oid

      2020-11-25 00:00:00::timestamp, -- 分裂值

      part_test_1_2); -- 分區表名

--合并范圍分區,目前僅支持范圍分區。

--指定兩個需要合并分區，必須為相鄰分區：

select merge_range_partitions(part_test_1::regclass, part_test_1_2::regclass) ;

--不相鄰的分區合并會報錯

select merge_range_partitions(part_test_2::regclass, part_test_12::regclass) ;

ERROR:  partitions "part_test_2" and "part_test_12" are not adjacent

--合并后，會刪掉其中一個分區表。

--刪除單個范圍分區：

drop_range_partition(

partition TEXT, -- 分區名稱

        delete_data BOOLEAN DEFAULT TRUE) -- 是否刪除分區數據，如果false，表示分區數據遷移到主表。  

--刪除分區， 數據遷移到主表：

select drop_range_partition(part_test_1,false);  

--刪除分區，分區數據也刪除，不遷移到主表：

select drop_range_partition(part_test_3,true);

--刪除所有分區，并且指定是否要將數據遷移到主表：

drop_partitions(parent REGCLASS,delete_data BOOLEAN DEFAULT FALSE)

-- 刪除所有分區表，并將數據遷移到主表

select drop_partitions(part_test::regclass, false);

--綁定分區(已有的表加入分區表)。

--將已有的表，綁定到已有的某個分區主表。

--已有的表與主表要保持一致的結構，包括dropped columns。 (查看pg_attribute的一致性)

--如果設置了回調函數，會觸發。

--綁定分區時，自動創建繼承關系，自動創建約束。

attach_range_partition(

relation REGCLASS, -- 主表OID

          partition REGCLASS, -- 分區表OID

          start_value ANYELEMENT, -- 起始值

          end_value ANYELEMENT) -- 結束值

create table part_test_1 (like part_test including all);

select attach_range_partition(part_test::regclass, part_test_1::regclass, 2020-11-05 00:00:00::timestamp, 2020-12-05 00:00:00::timestamp);

--解綁分區(將分區變成普通表)。

--將分區從主表的繼承關系中刪除, 不刪數據，刪除繼承關系，刪除約束。

detach_range_partition(partition REGCLASS) -- 指定分區名，轉換為普通表 

select detach_range_partition(part_test_2);

-- 更新觸發器。

--如果分區字段要被更新，需要創建更新觸發器，否則不需要。

create_range_update_trigger(parent REGCLASS)

ksl=> select * from part_test_3 limit 10;

  id | info |          crt_time 

------+----------------------------------+----------------------------

 1450 | d16ae9fa14aabb821df6692beef610e6 | 2021-01-05 00:33:46.657077

 1451 | b88247d2cb9acb9e98ba472f575f180c | 2021-01-05 01:33:46.657081

 1452 | 344c48262f105e8622099b24d9ed7d8a | 2021-01-05 02:33:46.657086

 1453 | bd6e36744447ab70a1624134de9dbde0 | 2021-01-05 03:33:46.65709

 1454 | 3d8c3470df5dcbb1e5ad68974fabf11a | 2021-01-05 04:33:46.657094

 1455 | 71664d8dcdad66ef2ccd0464cc61279b | 2021-01-05 05:33:46.657098

 1456 | 7f0da1bec230ad34741081a5da79b995 | 2021-01-05 06:33:46.657102

 1457 | 34045bcda2117d5643a54c29febd51b6 | 2021-01-05 07:33:46.657107

 1458 | 103a593f0be11898153cf58d5ca576be | 2021-01-05 08:33:46.657111

 1459 | 16e4d2340014ddfeb195c141c0395474 | 2021-01-05 09:33:46.657117

(10 rows)

--創建更新觸發器前，如果更新分區字段后的值跨分區了，會報約束錯誤。

ksl=> update part_test set crt_time=2021-11-05 00:33:46.657077 where id=1450;

ERROR: new row for relation "part_test_3" violates check constraint "pathman_part_test_3_check"

DETAIL: Failing row contains (1450, d16ae9fa14aabb821df6692beef610e6, 2021-11-05 00:33:46.657077).

--創建更新觸發器后，正常。

--永久禁止分區表pg_pathman插件。

--可以針對單個分區主表禁用pg_pathman：

select disable_pathman_for(part_test);

禁用pg_pathman后，繼承關系和約束不會變化，只是pg_pathman不介入custom scan 執行計劃。

禁用pg_pathman后的執行計劃：

postgres=# explain select * from part_test where crt_time=2020-11-25 00:00:00::timestamp;

                QUERY PLAN 

-------------------------------------------------------------------------------

 Append (cost=0.00..16.00 rows=2 width=45)

   -> Seq Scan on part_test (cost=0.00..0.00 rows=1 width=45)

         Filter: (crt_time = 2020-11-25 00:00:00::timestamp without time zone)

   ->  Seq Scan on part_test_1 (cost=0.00..16.00 rows=1 width=45)

         Filter: (crt_time = 2020-11-25 00:00:00::timestamp without time zone)

(5 rows)

disable_pathman_for沒有可逆操作，請慎用。

--全局禁止pg_pathman

與禁用單個分區主表不同，全局禁止只需要調整參數即可，不需要修改pg_pathman的元數據，同時它是可逆操作。

pg_pathman.enable

$ vi $PGDATA/postgresql.conf

pg_pathman.enable = off


$ pg_ctl reload
總 結：

  • 如果在建初始分區時，需要設置分區表的表空間，可以設置會話或事務的參數

    setlocal default_tablespace=tablespacename;

  • disable_pathman_for函數沒有可逆操作，請慎用。

  • 不建議關閉pg_pathman.enable

  • 不建議開啟自動擴展范圍分區，一個錯誤的分區值可能導致創建很多分區。

  • 推薦使用set_enable_parent禁用主表。

  • 由于pg_pathman使用了customscan接口，所以只支持9.5以及以上版本。

  • 傳統哈希分區需要輸入分區鍵值的約束條件，才能正確選擇分區。pg_pathman只要輸入鍵值即可。


文章首發于2020年12月19日


本文作者：柯詩亮（上海新炬王翦團隊）

本文來源：“IT那活兒”公眾號

文章版權歸作者所有，未經允許請勿轉載,若此文章存在違規行為，您可以聯系管理員刪除。

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