PgConf.Russia 2020

Про уровни изоляции транзакций обычно все что-то слышали, но, как ни странно, мало кто может внятно рассказать, что же это такое и зачем надо, в то же время для многих операций ясное понимание того, что под этим подразумевается и как это влияет на результат может быть весьма значительным. В самом деле, если клиенту выплатили двойную сумму и перед программистом встает перспектива личного возмещения нанесенных убытков, то вряд ли тогда этот параметр покажется таким уж маловажным.

Тому, как этого избежать, и посвящен этот доклад.

Чтобы оптимизатор мог построить хороший план, он должен иметь представление о статистических свойствах данных, с которыми имеет дело. Любопытно посмотреть, как усложнялась со временем структура собираемой информации: на что оптимизатор опирался в былые времена и что есть в его распоряжении сейчас с выходом 12-й версии. Мы также поговорим о том, как и когда собирается статистика, как управлять этим процессом и нужно ли вообще об этом задумываться.

Patroni и Stolon - два наиболее известных и продвинутых решения для оркестрации PostgreSQL и обеспечения выскокой доступности (автофейловера) кластеров Leader-Followers конфигурации. Однако инженеры, переходящие со старых проверенных решений (Corosync&Pacemaker) и встроенных из других СУБД, сталкиваются со сложностями в инсталляции этих инструментов и непониманием ролей каждого из компонентов. В данном мастер-классе будет рассмотрен типичный процесс инсталляции кластеров Patroni и Stolon на виртуальных машинах (не в контейнерах), а также разобрано поведение этих кластеров при различных фейлах в инфраструктуре. Весь процесс будет демонстрироваться на трёх виртальных машинах под управлением vagrant с использованием предварительно подготовленных образов. При желании слушатель может следовать за процессом, предварительно подготовив своё окружение.

Cloud storage has some unique characteristics compared to traditional storage mainly because it is virtualized and controlled by software. One example is that AWS EBS shows higher throughput with larger I/O size up to 256 KiB without hurting latency. Hence, a user can get only about 4 MiB/sec with 1,000 IOPS EBS volume if the I/O request size is 4 KiB, whereas a user can get about 250 MiB/sec if the I/O request size is 256 KiB. This is because EBS consumes one I/O in a given IOPS budget for every I/O request regardless of the I/O size (up to 256 KiB). Unfortunately, PostgreSQL cannot exploit the full potential of cloud storage because PostgreSQL has designed without considering the unique characteristics of cloud storage.

In this talk, I will introduce the AppOS extension that improves the throughput of a write-intensive workload by 10x by transparently making PostgreSQL cloud storage-native. AppOS works like a storage driver that efficiently exploits the characteristics of cloud storage, such as I/O size dependency to storage throughput and latency, atomic write support in cloud block storage, and fast, but non-durable local SSDs. To do this, AppOS comprises a Linux-compatible file I/O stack including virtual file system, page cache, block I/O layer, cloud storage driver. On top of the file I/O stack, syscall module supports registering pre- and post-handler for file I/O-related system calls in order to transparently work without modifying PostgreSQL codes.

I will focus on presenting key use cases and performance results of the AppOS extension after explaining the internals. Specifically, I will show the performance results of OLTP and some batch workloads using standard benchmarking tools like pgbench and sysbench. I will also present performance results and implications on multiple clouds including AWS, GCP, and Azure.