PostgreSQL10 pg_pathman、native、Inherits 分区测试报告

开源软件联盟PostgreSQL分会 2020-07-19

1385

背景：哈啰出行旗下包括哈啰单车、助力车、顺风车、打车、电动车、换电等几乎所有业务都基于PostgreSQL数据库构建，PostgreSQL的安全、稳定、高效为哈啰出行的上亿用户提供了强大的基础。随着时间的推移，表里的数据量越来越大，有些需要分库分表处理，有些可以通过简单的分区处理即可，表分区有很多好处：

1）：只vacuum 最近分区子表而不是vacuum大表，降低io消耗，减少表膨胀。

2）：方便维护表，如创建索引耗时更短，通过清理历史分区释放磁盘空间。

3）：减少数据扫描等

一.测试描述

1）测试pg_pathman、native、inherit分区表和不分区表的QPS/TPS性能；

2）对比：压测索引键+分区键（有索引）查询/插入方式的QPS/TPS、CPU利用率；

二.测试说明

PG实例信息：实例ID:i-bp15xu7930bhkq3urjwm， PG10， 4C8GB。

主表下有20个分区表，按月分区，总数据量均为5612.5504万，均匀分布在各分区。

查询的对应时间段月分区的的数据量为280万。

4个和10个并发压测，压测脚本：

/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f select/insert.sql -c 4/10 -j 4/10 -n -P 10 -r -T 300/180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h locahost

三.测试CASE

四.测试结论

1.在5612.5504万数据量，20个分区情况下select的结论：

1）不分区表相比分区表性能更高，占用cpu更低，qps更高。

2）分区表之间对比，qps相差不多的情况下，pathman分区方式占用cpu更低，10并发下native和inherits占用cpu超过90%以上。

2.在5612.5504万数据量，20个分区情况下insert的结论：

1）不分区表相比分区表性能更高，占用cpu更低，tps较高。

2）分区表之间对比，tps性能相差不多的情况下，pathman分区方式占用cpu更低，native和inherits占用cpu都大于pathman方式。

select记录(取三次执行记录的平均数，每次执行时间5分钟)：

客户端并发数	数据量/分区个数	pathman查主表（cpu利用率/qps/峰值qps）	native查主表（cpu利用率/qps/峰值qps）	inherits查主表（cpu利用率/qps/峰值qps）	不分区表（cpu利用率/qps/峰值qps）
10个	5612.5504万/20个	39%/3489/14800	91%/3620/5400	95%/3327/4500	28%/3828/7000
4个	5612.5504万/20个	39%/3470	65%/3312	80%/2971	25%/3998

insert记录(取二次执行记录的平均数，每次执行时间3分钟)：

客户端并发数	数据量/分区个数	pathman查主表（cpu利用率/tps）	native查主表（cpu利用率/tps）	inherits查主表（cpu利用率/tps）	不分区表（cpu利用率/tps）
10个	5612.5504万/20个	28%/3676	54%/4371	38%/3762	28%/4111
4个	5612.5504万/20个	27%/2673	35%/2569	32%/2542	25%/2662

五.测试环境硬件配置信息

CPU:

postgres@VECS04164:~$ cat proc/cpuinfo | grep "model name"model name : Intel(R) Xeon(R) Platinum 8163 CPU @ 2.50GHzmodel name : Intel(R) Xeon(R) Platinum 8163 CPU @ 2.50GHzmodel name : Intel(R) Xeon(R) Platinum 8163 CPU @ 2.50GHzmodel name : Intel(R) Xeon(R) Platinum 8163 CPU @ 2.50GHz

内存：

postgres@VECS04164:~$ cat proc/meminfo | grep -i totalMemTotal: 8193156 kBSwapTotal: 0 kBVmallocTotal: 34359738367 kBHugePages_Total: 0

操作系统版本：

postgres@VECS04164:~$cat/etc/redhat-releaseCentOS release 6.9 (Final)

需要提前安装好pg_pathman插件：

下载地址：

https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/10/redhat/rhel-6.9-x86_64/

需要两个rpm包：

pg_pathman10-1.4.13-1.rhel6.x86_64.rpm

python-psycopg2-2.7.4-1.rhel6.x86_64.rpm

六.pg_pathman 分区测试

1.创建pathman分区表：

CREATE TABLE pathman_emp_20190710 (
emp_id SERIAL,
emp_level INTEGER,
emp_name TEXT,
create_time TIMESTAMP NOT NULL
);

2.插入数据：

INSERT INTO pathman_emp_20190710 (create_time, emp_level, emp_name)
SELECT g, random() * 6,
md5(g::text) FROM generate_series('2016-01-01'::date, 
'2019-12-31'::date, '1 minute') as g;

3.创建索引：

CREATE INDEX ON pathman_emp_20190710(create_time);
CREATE INDEX ON pathman_emp_20190710(emp_name);

4.创建分区子表：

SELECT create_range_partitions(
'pathman_emp_20190710',--主表名
'create_time', --分区字段
'2016-01-01'::date, --分区起始日期
'1 month'::interval, --分区间隔
null, --不指定分区数量，根据时间与间隔会自动计算出数量
false --默认true立即迁移数据，false是不迁移数据
);

5.验证父表的数据量：

select count(*) from only pathman_emp_20190710;

6.将数据并行的迁移到分区子表中(需要一段时间)：

select
partition_table_concurrently('pathman_emp_20190710',10000,1.0);

7.等迁移完成，验证父、子表数据量：

select count(*) from only pathman_emp_20190710;
postgres=#\dt+

8.编辑测试脚本文件：

select_pathman_emp_20190710.sql 、
insert_pathman_emp_20190710.sql
postgres@VECS04164:~$ cat select_pathman_new.sql
select * from public.pathman_emp where emp_name 
='e0cf722200f2833a04415347324a85f3' and 
create_time >='2016-07-01' and create_time<'2016-08-01';
postgres@VECS04164:~$ cat insert_pathman_new.sql
insert into pathman_emp_new values(emp_name,emp_level,create_time) 
values('测试',100,now());

9.调用pgbench进行测试：

/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f select_pathman_new.sql -c 4/10 -j 4/10 -n 
-P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost
/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f insert_pathman_new.sql -c 4/10 -j 4/10 -n 
-P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost

七.native 分区测试

1.创建native分区表

CREATE TABLE native_emp_20190710 (
emp_id SERIAL,
emp_level INTEGER,
emp_name TEXT,
create_time TIMESTAMP NOT NULL
)partition by range(create_time);

2.创建子分区

create table native_emp_20190710_201601 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20160101') to ('20160201');
create table native_emp_20190710_201602 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20160201') to ('20160301');
create table native_emp_20190710_201603 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20160301') to ('20160401');
....
...
..
create table native_emp_20190710_201910 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20191001') to ('20191101');
create table native_emp_20190710_201911 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20191101') to ('20191201');
create table native_emp_20190710_201912 partition of 
native_emp_20190710 for values from ('20191201') to ('20200101');

3.导入数据到native_emp_20190710

insert into native_emp_20190710 select * from pathman_emp_new；

4.创建子分区表索引

CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201601(emp_name);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201602(emp_name);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201603(emp_name);
...
..
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201910(emp_name);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201911(emp_name);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201912(emp_name); 
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201601(create_time);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201602(create_time);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201603(create_time);
...
..
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201910(create_time);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201911(create_time);
CREATE INDEX ON native_emp_20190710_201912(create_time);

5.验证数据是否已经到分区表

postgres=# select count(*) from native_emp_20190710;count---------2102400
(1 row)
postgres=# select count(*) from only native_emp_20190710;count-------0
(1 row)

6.编辑测试脚本文件

select_native_emp_20190710.sql 、
insert_native_emp_20190710.sql
postgres@VECS04164:~$ cat select_native_new.sql
select * from public.native_emp_new where emp_id=87289589  and 
create_time >='2016-07-01' and create_time<'2016-08-01' limit 1;
postgres@VECS04164:~$ cat insert_native_emp_20190710.sql
insert into native_emp_20190710 (emp_name,emp_level,create_time) 
values('测试',100,now());

7.调用pgbench进行测试

/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f select_native_emp_20190710.sql -c 4/10 -j 
4/10 -n -P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost
/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f insert_native_emp_20190710 -c 4/10 -j 
4/10 -n -P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost

八.Inherits 分区测试

1.建父表：

CREATE TABLE inherits_emp_20190710 (emp_id SERIAL,emp_level 
INTEGER,emp_name TEXT,create_time TIMESTAMP NOT NULL);

2.继承父表建分区子表：

CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201601 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2016-01-01' AND create_time < DATE '2016-02-01' )) INHERITS 
(inherits_emp_20190710);
CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201602 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2016-02-01' AND create_time < DATE '2016-03-01' )) INHERITS 
(inherits_emp_20190710);
CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201603 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2016-03-01' AND create_time < DATE '2016-04-01' )) INHERITS (inherits_emp_20190710);
...
..
CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201910 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2019-10-01' AND create_time < DATE '2019-11-01' )) INHERITS 
(inherits_emp_20190710);
CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201911 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2019-11-01' AND create_time < DATE '2019-12-01' )) INHERITS 
(inherits_emp_20190710);
CREATE TABLE inherits_emp_20190710_201912 ( CHECK ( create_time >= DATE 
'2019-12-01' AND create_time < DATE '2020-01-01' )) INHERITS 
(inherits_emp_20190710);

3.建函数和触发器：

触发器

CREATE OR REPLACE FUNCTION insert_inherits_emp_20190710_trigger()
RETURNS trigger AS
$BODY$
DECLARE
partition_date TEXT;
partition TEXT;
BEGIN
partition_date := to_char(NEW.create_time,'YYYYMM');
partition := TG_TABLE_NAME || '_' || partition_date;
EXECUTE 'INSERT INTO ' || partition || ' SELECT(' || TG_TABLE_NAME || ' ' || 
quote_literal(NEW) || ').*;';
RETURN NULL;
END;
$BODY$
LANGUAGE plpgsql VOLATILE
COST 100;

建触发器

--create trigger
CREATE TRIGGER insert_inherits_emp_20190710
BEFORE INSERT ON inherits_emp_20190710
FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE insert_inherits_emp_20190710_trigger()

4.导入数据：

insert into inherits_emp_20190710 select * from pathman_emp_new;
INSERT 0 0

5.查看是否进到分区子表：

postgres=#\dt+

6.建索引：

CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201601(create_time);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201602(create_time);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201603(create_time);
....
..
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201910(create_time);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201911(create_time);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201912(create_time);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201601(emp_name);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201602(emp_name);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201603(emp_name);
....
..
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201910(emp_name);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201911(emp_name);
CREATE INDEX ON inherits_emp_20190710_201912(emp_name);

7.编辑测试脚本文件：

select_inherits_emp_20190710.sql 、
insert_inherits_emp_20190710.sql
postgres@VECS04164:~$ cat select_inherits_emp_20190710.sql 
select * from public.inherits_emp_20190710 where emp_name 
='e0cf722200f2833a04415347324a85f3' and 
create_time >='2016-07-01' and create_time<'2016-08-01';
postgres@VECS04164:~$ cat insert_inherits_emp_20190710.sql 
insert into inherits_emp_20190710 (emp_name,emp_level,create_time) 
values('测试',100,now());

8.调用pgbench进行测试：

/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f select_inherits_emp_20190710 -c 4/10 -j 4/10 -n -P 
10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost
/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f insert_inherits_emp_20190710.sql -c 4/10 -j 4/10 -n -P 
10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost

九.不分区表测试

CREATE TABLE test_tmp_14m (emp_id SERIAL,emp_level INTEGER,emp_name 
TEXT,create_time TIMESTAMP NOT NULL);

导入同等数据到test_tmp_14m，然后创建索引，之后进行select，insert的10，4并发测试

调用pgbench进行测试：

/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f select_test_tmp_14m.sql -c 4/10 -j 4/10 -n 
-P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost
/usr/pgsql-10/bin/pgbench -f insert_test_tmp_14m.sql -c 4/10 -j 4/10 -n 
-P 10 -r -T 180 -R 10000 -p 7474 -d postgres -U postgres -h localhost

十.峰值qps压测

调用pgbench 以三种分区方式和不分区方式进行压测，调整 -c -j -t -T -R等参数把cpu压满时的tps/qps。

十一.CPU利用率监控视图

1)10个并发select的CPU使用率对比：

pg_pathman 10个并发select的cpu：

native 10个并发select的cpu：

inherit 10个并发select的cpu：

不分区 10个并发select的cpu：

2)4个并发select的CPU使用率对比：

pg_pathman 4个并发select的cpu：

native 4个并发select的cpu：

Inherit 4个并发select的cpu：

不分区 4个并发select的cpu：

3)10个并发insert的CPU使用率对比：

pg_pathman 10个并发insert的cpu：

native 10个并发insert的cpu：

inherit 10个并发insert的cpu：不分区 10个并发insert的cpu：

不分区 10个并发insert的cpu：

4)4个并发insert的CPU使用率对比：

pg_pathman 4个并发insert的cpu：

native 4个并发insert的cpu：

inherit 4个并发insert的cpu：

不分区4个并发insert的cpu：

作者简介：田磊磊 PostgreSQL、Greenplum高级数据库工程师，熟悉PG技术栈，对OLTP/OLAP均有深入实操经验，目前就职于哈啰出行，维护着国内最大的PG集群之一，超过400个PG实例。

微信号：TLL-PostgreSQL-MySQL


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中国开源软件推进联盟PostgreSQL分会（简称：中国PG分会）于2017年成立，由国内多家PostgreSQL生态企业所共同发起，业务上接受工信部中国电子信息产业发展研究院指导。中国PG分会是一个非盈利行业协会组织。我们致力于在中国构建PostgreSQL产业生态，推动PostgreSQL产学研用发展。

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