PgConf.Russia 2019

В ходе доклада мы представим MobilityDB - расширение PostgreSQL, которое раздвигает границы системы типов в PostgreSQL и PostGIS на абстрактные данные для адекватного представления изменяющихся данных об объектах. Эти типы данных могут представлять эволюцию во времени значений некоторого типа элементов, называемого базовым темпоральным типом. Например, темпоральный целочисленный тип данных может использоваться для демонстрации изменения во времени количества сотрудников департамента. В данном случае базовым типом данных будет целочисленный или темпоральный целочисленный. Аналогично, темпоральный тип данных с плавающей точкой может использоваться для записи изменения во времени температуры в помещении или местоположения автомобиля по GPS-координатам. Темпоральные типы данных оказываются полезны, поскольку для работы многих приложений, например, мобильных, принципиально необходимо обрабатывать изменяющиеся во времени величины.

В расширении MobilityDB темпоральные типы данных основаны на булевых, целочисленных, с плавающей точкой и текстовых типах данных от PostgreSQL, а также на геометрических и географических типах данных от PostGIS (ограниченных размерностью 2D или 3D). MobilityDB соответствует действующим стандартам по перемещаемым объектам OGC http://www.opengeospatial.org/standards/movingfeatures, в частности, OGC Moving Features Access, в котором определены операции, применимые к изменяющимся во времени геометриям.

Для проведения разноообрзаных операций над темпоральными типами данных доступен богатый набор функций и операторов. В общем случае они разделюятся на три типа:

• Пожизненные функции и операторы: операторы над базовыми типами (такие как арифметические операции над целыми числами и числами с плавающей точкой, пространственные отношения и расстояния для геометрий) интуитивно обобщаются на случай изменяющихся во времени значений. Пространственно-темпоральные функции в MobilityDB обобщают пространственные функции PostGIS как для геометрических, так и для географических типов данных, к примеру для "ST_Intersection". На базовом уровне, MobilityDB принимает в расчет аспект темпоральности и делегирует обработку пространственных данных в PostGIS.
• Темпоральные функции и операторы обрабатывают изменяющиеся во времени размерности величины, которая может представлять собой единичное значение, диапазон значений, массив значений или массив диапазонов. Примерами являются функции периодов, которые ограничивают темпоральный тип заданным массивом временных диапазонов, а также функции продолжительности, которые извлекают время определения значения величины.
• Пространственно-темпоральные функции и операторы - в эту категорию попадают все остальные функции. Примеры: speed(tgeompoint/tgeogpoint), azimuth(tgeompoint/tgeogpoint), maxValue(tfloat/tint), взвешенное по времени среднее twAvg(tfloat) и т.д.

Как GiST, так и SP-GiST индексы были расширены для поддержки темпоральных типов данных. Индекс GiST реализует R-дерево для темпоральных численно-буквенных типов данных, а TB-дерево - для темпоральных координат. Индекс SP-GiST реализует Quad-дерево для темпоральных численно-буквенных типов данных, а Oct-дерево - для темпоральных координат. Подход, использованный в MobilityDB при разработке SP-GIST индекса, позволил нам добавить индексы SP-GIST для двумерных, трехмерных и n-мерных геометрий в PostGIS.

Доступны два типа числовых функций аггрегирования. В дополнение к традиционным функциям min, max, count, sum, and avg, теперь есть и их оконные версии (также известные как кумулятивные). Для заданного промежутка времени w, оконная аггрегативная функция вычисляет значение функции в момент времени t, принимая в расчет значения на интервале [t − w, t]. В противоположность стандартной аггрегации, темпоральная аггрегация может возвращать результат большего размера, чем входящие данные. По этой причине темпоральные функции аггрегирования были подвергнуты жесткой оптимизации, чтобы обеспечить их эффективную работу.

В MobilityDB также есть предварительная реализация функций сбора статистики и селективности для темпоральных типов данных.

С точки зрения размера, расширение состоит из 67k строк кода на C, 19k строк SQL кода и 67k строк модульных тестов SQL. В нем определены 40 типов, 2300 функций и 1350 операторов.

В ходе доклада будет проиллюстрирована пространственно-темпоральная концепция и модель данных для темпорального типа. Кратко остановимся на основных компонентах MobilityDB: индексах, аггрегировании, функциях и операторах, а также SQL-интерфейсе. Рассказ будет дополнен примерами запросов и практических случаев использования. Также будет рассказано о текущем статусе проекта MobilityDB и планируемых разработках.

Для одного из наших проектов понадобилось решать задачу построения отказоустойчивой БД, желательно к тому же географический распределенной.

Первое на что мы посмотрели - это облачные решения от большой тройки, однако, стоимость их эксплуатации превзошла все наши скромные ожидания. К тому же у нас есть всякие штуки вроде экстеншенов и londiste репликации, и они не совместимы с тем, что предлагают облака.

В докладе я расскажу о том, почему мы остановились на patroni, на какие грабли наступили и какие у него есть неочевидные, но прикольные штуки, которые сильно облегчают жизнь.

На данном мастер-классе будет показано мажорное обновление PostgreSQL. На практике сталкиваясь с большим количеством серверов PostgreSQL, наша компания видит, что многие команды разработки, однажды установив PostgreSQL, не поддерживают его версию в актуальном состоянии. Причин для этого много, а результат один - отказ от нового функционала базы данных и важных улучшений производительности. На мастер-классе я детально объясню каждый свой шаг, почему так делаю, почему именно в данной последовательности, и что будет, если пропустить этот пункт обновления. Обновляться будем на версию 11, с версии 9.0. В результате, я надеюсь, каждый из пришедших на мастер-класс, вернувшись к своим базам, проведет апгрейды их всех до 11 версии.

Итак, вы наконец создали модель базы данных для вашего приложения и наполнили ее текущими данными. Каким образом обеспечить их актуальность? Хотя команда INSERT может быть все еще прозрачной, команды UPDATE и DELETE перезапишут ваши предыдущие данные, так что вы не сможете их воспроизвести. Клонирование целиком огромного контента при каждом небольшом обновлении - не вариант. Для богатых и сложных данных о сотнях тысяч электрогенераторов в Германии и по всему миру я построил базу данных, используя тип данных range, недавно появившийся в PostgreSQL. Это позволило мне добавлять, обновлять и удалять данные, при том обладая полным доступом к состоянию базы данных в любой исторический момент. Во время выступления я представлю очень упрощенную версию базы данных, чтобы аудитория смогла тут же применить знания на практике. Также я покожу несколько хитрых приемов в работе с Python и Psycopg2, которые позволят всей команде подготавливать, просматривать и развертывать все изменения в базе данных без конфликтов слияния. И подкину несколько идей о том, как можно эти данные эффективно извлекать.