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PostgreSQL表膨胀问题解析及解决方案

作者:拾光编程

表膨胀是指表的数据和索引所占文件系统的空间在有效数据量并未发生大的变化的情况下不断增大,这种现象会导致关系文件被大量空洞填满,从而浪费大量的磁盘空间,本文给大家介绍了PostgreSQL表膨胀问题解析及解决方案,需要的朋友可以参考下

一、定义

表膨胀是指表的数据和索引所占文件系统的空间在有效数据量并未发生大的变化的情况下不断增大。这种现象会导致关系文件被大量空洞填满,从而浪费大量的磁盘空间。

二、原因

表膨胀在PostgreSQL中通常是由于UNDO数据(用于回滚事务和维护事务的一致性视图)和表数据混合存储引起的。具体原因包括以下几个方面:

1. MVCC(多版本并发控制)机制:

2. 频繁的更新和删除操作:

3. 未提交的事务:

4. 填充因子(fillfactor)设置:

5. autovacuum机制不足:

6. 其他因素:

三、影响

表膨胀对数据库的性能和稳定性有显著影响,具体包括以下几个方面:

1. 存储成本增加:

膨胀的表占用更多磁盘空间,增加存储成本。

2. 查询性能下降:

3. 备份恢复时间延长:

表变大后相应的备份恢复时间也会延长。

4. 系统资源消耗增加:

5. 数据碎片化:

表膨胀可能导致数据碎片化,进一步影响性能并增加数据库管理的复杂性。

四、解决方案

解决表膨胀问题通常涉及到以下几个步骤:

1. 定期执行VACUUM操作:

2. 启用和配置autovacuum机制:

3. 使用pg_repack或pg_reorg工具:

4. 合理设计数据库和查询:

5. 监控和预警:

6. 其他优化措施:

五、实施说明

1. 启用和配置autovacuum机制:

确保autovacuum开启

ALTER SYSTEM SET autovacuum = on;
SELECT pg_reload_conf();

调整autovacuum参数:

ALTER SYSTEM SET autovacuum_vacuum_cost_delay = 20ms;
ALTER SYSTEM SET autovacuum_naptime = 1min;
SELECT pg_reload_conf();

监控autovacuum效果

SELECT * FROM pg_stat_autovacuum;

2. 定期执行VACUUM操作:

手动执行VACUUM

VACUUM FULL tablename;

设置定时任务

0 2 * * * psql -d yourdatabase -c "VACUUM FULL tablename"

3. 使用pg_repack工具:

安装pg_repack扩展

CREATE EXTENSION pg_repack;

执行pg_repack

pg_repack -h your_host -p your_port -d your_database -t your_table

监控重组过程

SELECT * FROM pg_stat_activity WHERE query LIKE '%pg_repack%';

4. 合理设计数据库和查询:

使用分区表

CREATE TABLE your_table (
    id serial PRIMARY KEY,
    data text
) PARTITION BY RANGE (id);

CREATE TABLE your_table_partition1 PARTITION OF your_table
FOR VALUES FROM (1) TO (1000000);

CREATE TABLE your_table_partition2 PARTITION OF your_table
FOR VALUES FROM (1000001) TO (2000000);

合理设置填充因子

ALTER TABLE your_table SET (fillfactor = 80);

5. 监控和预警:

建立监控体系

CREATE OR REPLACE FUNCTION check_table_bloat() RETURNS void AS $$
DECLARE
   r RECORD;
BEGIN
   FOR r IN
       SELECT schemaname, tablename, bloat
       FROM (
           SELECT
               schemaname,
               tablename,
               ROUND(CASE WHEN otta=0 OR relpages=0 OR relpages=otta THEN 0.0 ELSE relpages/otta::numeric END, 2) AS bloat
           FROM (
               SELECT
                   nn.nspname AS schemaname,
                   cc.relname AS tablename,
                   COALESCE(cc.reltuples, 0) AS reltuples,
                   COALESCE(cc.relpages, 0) AS relpages,
                   COALESCE(ce.reltuples, 0) AS expected_reltuples,
                   CASE WHEN ce.reltuples > 0 THEN
                       (cc.reltuples::bigint * cc.rellen)::bigint / (ce.reltuples::bigint * (SELECT setting FROM pg_settings WHERE name='block_size')::int)
                   ELSE
                       0
                   END AS otta
               FROM
                   pg_class cc
                   JOIN pg_namespace nn ON cc.relnamespace = nn.oid
                   LEFT JOIN (
                       SELECT
                           c.relname,
                           c.reltuples,
                           (c.reltuples * (c.rellen + pg_column_size(c.oid, 'ctid') + 24))::bigint AS total_bytes
                       FROM
                           pg_class c
                           LEFT JOIN pg_stat_all_tables s ON c.relname = s.relname
                       WHERE
                           s.schemaname NOT IN ('pg_catalog', 'information_schema')
                           AND c.relkind = 'r'
                   ) ce ON cc.relname = ce.relname
               WHERE
                   nn.nspname NOT IN ('pg_catalog', 'information_schema')
                   AND cc.relkind = 'r'
           ) a
       ) b
       WHERE bloat > 1.0
   LOOP
       RAISE NOTICE 'Schema: %, Table: %, Bloat: %', r.schemaname, r.tablename, r.bloat;
   END LOOP;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;

这个函数check_table_bloat的目的是检查PostgreSQL数据库中的表是否存在“膨胀”(bloat)现象,即表占用的磁盘空间是否超过了其实际存储的数据量所需的空间。函数通过一系列嵌套的查询来计算每个表的“膨胀率”(bloat),并对于膨胀率大于1.0的表,使用RAISE NOTICE语句输出相关信息。

说明

  1. 外层查询:遍历所有计算出的膨胀率大于1.0的表,并输出其模式名(schemaname)、表名(tablename)和膨胀率(bloat)。

  2. 内层查询:计算每个表的膨胀率。这里使用了多个嵌套的子查询:

    • 第一个子查询(别名为a)计算了每个表的实际页数(relpages)与理想页数(otta)的比率,即膨胀率。理想页数是根据表的行数(reltuples)和每行的大小(rellen)以及块大小(通过查询pg_settings表中的block_size设置得到)计算出来的。
    • 第二个子查询(别名为ce)计算了每个表预期的行数和总字节数,用于后续计算理想页数。
  3. 过滤条件:排除了系统模式(pg_cataloginformation_schema)和非常规表(relkind不等于’r’,即不是普通表)。

  4. 函数定义:使用CREATE OR REPLACE FUNCTION语句定义了一个名为check_table_bloat的函数,该函数没有参数,返回类型为void,表示不返回任何值。函数体使用PL/pgSQL语言编写。

  5. 循环和输出:使用FOR ... IN ... LOOP语句遍历查询结果,并使用RAISE NOTICE语句输出膨胀信息。

请根据您的实际数据库环境和需求,对函数进行适当的调整和优化。这个函数可以作为数据库维护的一部分,定期运行以检查并处理表的膨胀问题。

总结

表膨胀是PostgreSQL数据库中常见的问题,主要表现为表数据和索引占用空间不断增大,而实际数据量并未显著变化。这主要由MVCC机制、频繁更新删除、未提交事务、填充因子设置及autovacuum机制不足等因素引起。膨胀的表会导致存储成本增加、查询性能下降、备份恢复时间延长及系统资源消耗增加等问题。为解决这些问题,可以定期执行VACUUM操作,启用和配置autovacuum机制,使用pg_repack或pg_reorg工具进行在线重组,合理设计数据库和查询,以及建立监控和预警体系。特别是,可以通过创建check_table_bloat函数来定期检查表的膨胀情况,并及时采取措施处理,以确保数据库的性能和稳定性。

以上就是PostgreSQL表膨胀问题解析及解决方案的详细内容,更多关于PostgreSQL表膨胀问题的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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