Ускорение исполнения запросов в PostgreSQL с использованием JIT-компилятора LLVM

В настоящее время в PostgreSQL для исполнения SQL-запросов используется интерпретатор. Это приводит к накладным расходам, связанным с неявными вызовами функций-обработчиков и проверок, которых можно было бы избежать при создании исполняемого кода "на лету" (JIT-компиляции) под конкретный SQL-запрос: в этом случае во время выполнения уже известна структура используемых таблиц и типы данных. Особенно это актуально для сложных запросов, где производительность процессора является основным ограничением. В настоящий момент существует два известных проекта, реализующих JIT-компиляцию в PostgreSQL: коммерческое решение Vitesse DB и open-source проект PGStorm. В первом проекте за счет использования LLVM JIT авторам удается получить ускорение до 8 раз на тестах из набора TPC-H. Второй проект реализует JIT-компиляцию запроса с использованием CUDA для исполнения его на GPU, что позволяет ускорить выполнение некоторых типов запросов на порядок.

Наша работа посвящена добавлению поддержки JIT-компиляции SQL-запросов в PostgreSQL с использованием компиляторной инфраструктуры LLVM. В докладе будет подробно рассмотрено, как JIT-компиляция может быть использована для ускорения различных этапов исполнения SQL-запросов, а также особенности трансляции SQL-запросов в LLVM-биткод для получения эффективного исполняемого кода. Также будут представлены предварительные результаты тестирования JIT-компилятора на наборе тестов TPC-H.

Расширяемость PostgreSQL: Истоки и новые горизонты

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.

Потоковая репликация на практике.

Потоковая репликация это одна из тех прорывных технологий которая вывела PostgreSQL на совершенно новый уровень. Сочетая в себе легкость настройки, высокую производительность и почти неограниченную масштабируемость потоковая репликация является эффективным инструментом, а ее наличие становится неотъемлемым компонентом любого постгресового "сетапа". Более того, в процессе дальнейшего развития PostgreSQL, потоковая репликация продолжает развиваться и обзаводиться новыми функциями (каскадные конфигурации, слоты репликации) вплоть до того, что на данном этапе своего развития, потоковая репликация позволяет выстраивать bi-directional replication конфигурации.

Из доклада вы узнаете о том, как устроена потоковая репликация снаружи и внутри, и о практических аспектах эксплуатации потоковой репликации включая такие вещи как настройка, сопровождение, мониторинг, поиск и устранение проблем.

Участникам мастер-класса следует скачать себе образ виртуальной машины для KVM, Virtual box или VMWare, распаковать его (gzip2) и запустить виртуальную машину.

Если у Вас нет ни одной из перечисленных программ для виртуализации, то нужно запустить виртуальную машину с CentOS 7 и установленным postgresql из оф.репозитория yum.postgresql.org.

Ссылка на образы для скачивания: https://goo.gl/Yy4UzH

Миграция на PostgreSQL : причины... и последствия

Будут рассмотрены традиционные аргументы на тему "почему следует выбрать PostgreSQL среди других баз данных"... Помимо этого, и что достаточно ново для сообщества, будут рассмотрены последствия такого выбора. Переход на PostgreSQL влечет за собой переход не только к таким вещам, как например Linux, но и переход к мышлению в стиле свободного ПО. Быстрый темп развития PostgreSQL диктует новые методы проверки, к которым компании должны адаптироваться.