PgConf.Russia 2016

В докладе рассказывается о результатах тестирования производительности PostgreSQL на современных Hi-End серверах. Основное внимание было уделено блокировкам для доступа к разделяемым данным и связанными с этим узкими местами. Целью тестирования было проверить пределы линейного read scalability при увеличении количества ядер выделяемых для PostgreSQL. Тестирование проводилось для различных версий БД (9.4, 9.5, 9.6), чтобы проверить нововведения, призванные повысить производительность на многопроцессорных архитектурах.

Что такое платформа IBM POWER8? Благодаря каким особенностям архитектуры, получается достигать большей производительности и масштабируемости PG по сравнению с x86_64? Производительность ядра, подсистемы памяти, процессорного интерконнекта и ввода/вывода. Уникальные и доступные только на POWER8 "фишки". Опыт тестирования как pgbench, так и реальных приложений.

Postgres изначально был спроектирован таким образом, чтобы индексные методы доступа были расширяемыми. Известная цитата гласит: "Совершенно необходимо, чтобы пользователь мог создавать новые методы доступа, обеспечивающие эффективный доступ к значениям нетрадиционных типов данных" Michael Stonebraker, Jeff Anton, Michael Hirohama. Extendability in POSTGRES, IEEE Data Eng. Bull. 10 (2) pp.16-23, 1987

Изначально, heap был просто одним из методов доступа. Таким образом, подключаемые методы доступа означали также и подключаемые хранилища, если говорить современным языком. Сейчас в таблице pg_am системного каталога хранятся индексные методы доступа, интерфейс которых хорошо задокументирован. Таким образом, для того, чтобы современный PostgreSQL отвечал первоначальному замыслу необходимо реализовать две фичи:

• Подключаемые индексные методы доступа, т.е. возможность реализовывать новые типы индексов путём добавления строк в таблицу pg_am;
• Подключаемые хранилища, т.е. возможность реализовывать совершенно другие движки для хранения данных, не использующие традиционный heap.

Помимо чисто механической работы, такой как реализация команды "CREATE ACCESS METHOD", подключаемые индексные методы доступа должны был защищены WAL'ом. Сейчас, сообщество не хочет, чтобы расширения могли определять свой собственный формат WAL-записей, потому что возникает риск поломать одновременно recovery и репликацию, что неприемлемо. Другим подходом к этой проблеме является обобщённый формат WAL-записей, который задаёт разницу между версиями страницы в общем виде.

Очень немногие СУБД поддерживают сейчас подключаемые хранилища. Самая распространённая из них – MySQL. Но обращение к различным хранилищам в MySQL подобно обращению к различным СУБД. Поэтому, с нашей точки зрения, PostgreSQL не должен идти таким путём.

Однако, сейчас пользователи PostgreSQL всё больше понимают преимущества, которые они бы получили от использования альтернативных хранилищ. Идея колоночного и in-memeory хранилищ для PostgreSQL очень популярна. Одновременно с этим, возрастают наши технические возможности их реализовать. PostgreSQL приобрёл механизмы FDW и custom nodes. Обобщённый WAL и расширяемые индексные методы доступа ожидают включения в 9.6. Очень много работы на пути к подключаемым хранилищам уже сделано, даже если эта работа преследовала совсем другие цели.

Наступило время, когда разработчикам ядра PostgreSQL нужно всерьёз задуматься о нативной поддержке подключаемых хранилищ без костылей. В конце концов, мы должны получить команду "CREATE STORAGE ENGINE name ...", как один из механизмов расширяемости.

В докладе будут продемонстрированы текущие результаты в области подключаемых индексных методов доступа, а также концепция подключаемых хранилищ.

PostgreSQL поддерживает несколько типов индексов: GiST, SP-GiST, GIN и, конечно, обычное B-дерево. Администраторы БД знают, когда применять каждый из них: GIN для полнотекстового поиска, GiST для геометрических данных и т. д., но как они устроены внутри? Благодаря чему они хорошо работают в сценариях использования, для которых предназначены? В этой презентации я познакомлю вас с внутренней структурой каждого из этих типов индексов и расскажу, каковы их сильные и слабые стороны.