合 GreenPlum性能优化系列
- 架构设计
- 服务器配置(硬件选型)
- CPU主频与核数
- CPU开启超线程
- 参数调优
- 数据库参数
- gp_vmem_protect_limit
- shared_buffers
- max_connections
- max_prepared_transactions
- work_mem
- temp_buffers
- maintenance_work_mem
- max_statement_mem
- statement_mem
- effective_cache_size
- gp_resqueue_priority_cpucores_per_segment
- gp_enable_global_deadlock_detector
- log_statement
- gp_workfile_limit_files_per_query
- gp_autostats_mode、gp_autostats_on_change_threshold
- optimizer
- max_files_per_process
- gp_fts_probe_threadcount
- client_encoding
- client_min_messages
- cpu_index_tuple_cost
- gp_resqueue_memory_policy
- runaway_detector_activation_percent
- gp_vmem_protect_segworker_cache_limit
- gp_vmem_idle_resource_timeout
- gp_workfile_compression
- gp_resource_group_memory_limit
- gp_hashjoin_tuples_per_bucket
- gp_interconnect_setup_timeout
- gp_vmem_protect_segworker_cache_limit
- gp_max_partition_level
- 内核参数调整
- swap
- 透明大页
- vm.overcommit_memory和vm.overcommit_ratio
- 共享内存设置
- 网络参数调整
- 内联网络--万兆网络
- 磁盘和I/O参数
- 磁盘IO性能
- RAID卡性能
- 磁盘配置
- 磁盘读写(RAID)
- 数据盘的磁盘预读配置为16384
- 调度器
- OS文件和进程的最大数量
- 内核转储
- 文件系统
- GreenPlum使用tcp还是udp好
- 每台主机上的Segment实例数量
- 经验之谈
- 数据模型设计的重要性
- 表存储
- Greenplum参数优化工具
- SQL优化
- 一些SQL优化内容
- 参考
架构设计
集群规划中影响性能的因素
1、并行处理时,用户查询的处理速度取决于集群里最慢的数据库实例的完成时间。所以,当各节点服务器硬件配置不一样时,配置高的机器处理速度快,配置低的机器处理慢,此时短板就是配置较差的机器,影响整体性能。如果想再硬件上提升数据库性能,就需要均衡各个节点的服务器配置才有用。
2、实例处理数据量不均衡(表倾斜)。这可能是建表时分布键选择不正确,导致数据倾斜到某些节点,导致该实例上的节点要处理的数量高于其他节点,导致处理时间相对于其他节点变慢,最终导致max_statement_mem整个查询速度变慢。这种情况可以通过表的优化来避免。
3、镜像的分部策略也可能影响数据库性能。这种情况是在数据库中有主实例down了之后才会体现出来。在下面的架构中,每个节点有8个主实例和8个备实例,采用GROUP策略(默认),将8个备实例全部放在另一台服务器上,如果一台服务器down了,另一台服务器上的镜像就会启动工作,这样的话该节点就相当于16个数据库实例在运行。相比其他运行8个数据库实例的节点,性能下降一半。如果是采用SPREAD策略,则3个备实例是分别处于其他3台服务器上,这种策略相对于GROUP策略的性能下降没有那么严重,但是发生主备同时down的几率更大,更容易导致数据库不可用(只要有1对主备实例都down了就会不可用),相对没有那么稳定,这就需要根据实例需要选择某一个策略。
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gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:--Current GPDB mirror list and status 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:--Type = Group 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-------------------------------------------------------------- 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Mirror Datadir Port Status Data Status 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg0 7000 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg1 7001 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg2 7002 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg3 7003 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg4 7000 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg5 7001 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg6 7002 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg7 7003 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg8 7000 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg9 7001 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg10 7002 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg11 7003 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg12 7000 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg13 7001 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg14 7002 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg15 7003 Passive Synchronized 20231017:13:53:00:013224 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-------------------------------------------------------------- [gpadmin@mdw ~]$ [gpadmin@mdw ~]$ gpstate -c 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-Starting gpstate with args: -c 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-local Greenplum Version: 'postgres (Greenplum Database) 6.25.3 build commit:367edc6b4dfd909fe38fc288ade9e294d74e3f9a Open Source' 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-master Greenplum Version: 'PostgreSQL 9.4.26 (Greenplum Database 6.25.3 build commit:367edc6b4dfd909fe38fc288ade9e294d74e3f9a Open Source) on x86_64-unknown-linux-gnu, compiled by gcc (GCC) 6.4.0, 64-bit compiled on Oct 4 2023 23:27:58' 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-Obtaining Segment details from master... 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-------------------------------------------------------------- 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:--Current GPDB mirror list and status 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:--Type = Group 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-------------------------------------------------------------- 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Status Data State Primary Datadir Port Mirror Datadir Port 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw1 /opt/greenplum/data/primary/gpseg0 6000 sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg0 7000 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw1 /opt/greenplum/data/primary/gpseg1 6001 sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg1 7001 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw1 /opt/greenplum/data/primary/gpseg2 6002 sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg2 7002 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw1 /opt/greenplum/data/primary/gpseg3 6003 sdw2 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg3 7003 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw2 /opt/greenplum/data/primary/gpseg4 6000 sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg4 7000 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw2 /opt/greenplum/data/primary/gpseg5 6001 sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg5 7001 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw2 /opt/greenplum/data/primary/gpseg6 6002 sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg6 7002 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw2 /opt/greenplum/data/primary/gpseg7 6003 sdw3 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg7 7003 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw3 /opt/greenplum/data/primary/gpseg8 6000 sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg8 7000 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw3 /opt/greenplum/data/primary/gpseg9 6001 sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg9 7001 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw3 /opt/greenplum/data/primary/gpseg10 6002 sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg10 7002 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw3 /opt/greenplum/data/primary/gpseg11 6003 sdw4 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg11 7003 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw4 /opt/greenplum/data/primary/gpseg12 6000 sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg12 7000 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw4 /opt/greenplum/data/primary/gpseg13 6001 sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg13 7001 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw4 /opt/greenplum/data/primary/gpseg14 6002 sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg14 7002 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:- Primary Active, Mirror Available Synchronized sdw4 /opt/greenplum/data/primary/gpseg15 6003 sdw1 /opt/greenplum/data/mirror/gpseg15 7003 20231017:14:00:06:013843 gpstate:mdw:gpadmin-[INFO]:-------------------------------------------------------------- [gpadmin@mdw ~]$ |
GROUP策略:
SPREAD策略:
服务器配置(硬件选型)
在硬件选型上,我们讲究达到平衡。是要在性能、容量、成本等多个方面综合考虑,取得平衡。不能一味追求容量而忽略了整体性能,忽略了日后维护和扩容的成本;也不能一味追求性能而忽略了成本,而让采购部门望而却步。
CPU主频与核数
就目前来说,一个SQL语句的执行性能,取决于单核的计算能力和有多少个Primary段参与计算。通常对于一个Primary来说,在执行一个任务时,只能利用一个CPU核的计算能力。
现在主流的两路X86服务器,CPU一般都配置64核甚至更高核数。相同核数情况下追求高主频需要很高的成本,性价比很低,基本没有什么选择的空间。所以,要提升集群的整体计算能力,核数是个非常重要的因素。如果有可能,尽量增加CPU核数,配置96核甚至128核以上的CPU,将会带来更好的计算能力。
CPU开启超线程
CPU内核只能处理一项任务,但目前CPU处理速度很快,通常使用率达不到100%。在GP数据库,可以通过开启CPU超线程,提高GP数据库的并行处理能力。
lscpu | grep core
结果为2表示开启超线程。
详细请参考:https://www.xmmup.com/wulicpuluojicpucpuhexincpuxianchengdeng.html
参数调优
数据库参数
参考:https://www.bookstack.cn/read/greenplum-admin_guide-6.0-zh/27985e397e5e819a.md
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gp_vmem_protect_limit
Note: 仅当资源管理设置为资源队列时,gp_vmem_protect_limit服务器配置参数才会生效。
控制了每个segment实例为所有运行的查询语句可以分配的内存总量(以MB为单位)。如果查询导致超出此限制,则不会分配内存,查询将失败。
计算gp_vmem_protect_limit 的值:https://greenplum.org/calc/ “Primary Segments Per Server”为所有的实例个数,包括p和m。该参数限制每个Instance上所有语句可以使⽤的内存总量的上限值(以MB为单位)。 如果查询导致超出此限制,则不会分配内存,查询将失败,配置合理可以有效避免OOM的发生。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | #查看现有配置值 gpconfig -s gp_vmem_protect_limit Values on all segments are consistent GUC : gp_vmem_protect_limit Master value: 8192 Segment value: 8192 ## 配置(注意master和segment区分) gpconfig -c gp_vmem_protect_limit -v 16658 -m 102400 |
https://www.bookstack.cn/read/greenplum-admin_guide-6.0-zh/27985e397e5e819a.md#6vehwh
使用gp_vmem_protect_limit设置实例能够为在每个segment数据库中完成的所有 工作分配的最大内存。不要把这个值设置得高于系统上的物理RAM。如果gp_vmem_protect_limit太高,有可能耗尽系统上的内存并且正常的操作可能会失败,导致segment故障。如果gp_vmem_protect_limit被设置为一个安全的较低值,系统上真正的内存耗尽就能避免。查询可能会因为达到限制而失败,但是系统崩溃和 segment故障可以避免,这也是我们想要的行为。
有关计算gp_vmem_protect_limit安全值的步骤,请见 资源队列的segment内存配置。
设置活动segment实例的所有postgres进程可以使用的内存量(以MB为单位)。 如果查询导致超出此限制,则不会分配内存,查询将失败。 请注意,这是一个本地参数,必须为系统中的每个segment(primary和mirror)设置。 设置参数值时,仅指定数值。 例如,要指定4096MB,请使用值4096.不要将单位MB添加到该值。
为了防止内存过度分配,这些计算可以估计安全的gp_vmem_protect_limit值。
首先计算值gp_vmem。 这是主机上可用的Greenplum数据库内存
1 | gp_vmem = ((SWAP + RAM) – (7.5GB + 0.05 * RAM)) / 1.7 |
其中SWAP是主机交换空间,RAM是主机上的RAM,以GB为单位。
接下来,计算max_acting_primary_segments。 这是由于故障而激活mirror时主机上可以运行的primary的最大数量。 例如,如果mirror布置在4个主机块中,每个主机有8个primary,则单个segment主机故障将激活故障主机块中每个剩余主机上的两个或三个mirror。 此配置的max_acting_primary_segments值为11(8个primary加上3个失败时激活的mirror)。
这是gp_vmem_protect_limit的计算。 该值应转换为MB。
1 | gp_vmem_protect_limit = gp_vmem / acting_primary_segments |
对于生成大量工作文件的情况,这是计算工作文件的gp_vmem的计算。
1 | gp_vmem = ((SWAP + RAM) – (7.5GB + 0.05 * RAM - (300KB * total_#_workfiles))) / 1.7 |
有关监视和管理工作文件使用情况的信息,请参阅Greenplum数据库管理员指南。
根据gp_vmem值,您可以计算vm.overcommit_ratio操作系统内核参数的值。 配置每个Greenplum数据库主机时,将设置此参数。
1 | vm.overcommit_ratio = (RAM - (0.026 * gp_vmem)) / RAM |
Note: Red Hat Enterprise Linux中内核参数vm.overcommit_ratio的默认值为50。
取值范围 | 默认值 | 设置分类 |
---|---|---|
整数 | 8192 | local system restart |
示例:
1 2 3 4 5 6 7 | gp_vmem(Greenplum数据库可用的主机内存): gp_vmem = ((SWAP + RAM) – (7.5GB + 0.05 * RAM)) / 1.7 = (500 -(7.5+0.05*500))/1.7 = 275G max_acting_primary_segments = 4 (格外加2个容错的primary)=6 gp_vmem_protect_limit = gp_vmem / max_acting_primary_segments = 275/6=46G = 46933MB |
shared_buffers设置一个segment实例用于共享内存缓冲区的内存量,至少为128KB与16KB * max_connections
的较大者,6.14版本的默认为125MB。如果连接Greenplum时发生共享内存分配错误,可以尝试增加SHMMAX或SHMALL操作系统参数的值,或者降低shared_buffers或者max_connections参数的值解决此类问题。
数据距离CPU越近效率越高,而离CPU由近到远的主要设备有寄存器、CPU cache、RAM、Disk Drives等。CPU的寄存器和cache是没办法直接优化的,为了避免磁盘访问,只能尽可能将更多有用信息存放在RAM中。Greenplum数据库的RAM主要用于存放如下信息。
- 执行程序
- 程序数据和堆栈
- postgreSQL shared buffer cache
- kernel disk buffer cache
kernel
因此最大化地保持数据库信息在内存中而不影响其他区域才是最佳的调优方式,但这常常不是一件容易的事情。
PostgreSQL并非直接在磁盘上进行数据修改,而是将数据读入shared buffer cache,进而PostgreSQL后台进程修改cache中的数据块,最终再写回磁盘。后台进程如果在cache中找到相关数据,则直接进行操作,如果没找到,则需要从kernel disk buffer cache 或者磁盘中读入。PostgreSQL 默认的shared buffer较小,因为内存不仅仅用于shared buffer cache。
对于shared_buffers参数,刚开始可以设置一个较小的值,比如1G,然后逐渐增加,过程中监控性能提升和swap的情况。
另外一个方法就是观察缓存命中率,如果缓存命中率较低,那么就可以逐步增加shared_buffers参数。
经验:master节点的shared_buffers参数可以稍微大一点,例如8g或更高,而对于segment节点的shared_buffers参数一般配置1g足矣,注意给OS保留足够的内存,尽量不能频繁用到swap,否则会严重影响GP的性能。
max_connections
max_connections服务器参数限制对Greenplum数据库系统的并发访问数量,6.14版本的默认值Master为250,Segment为750。这是一个本地化参数,就是说需要把Master、Standby Master以及所有Segment都修改。建议Segment的值是Master的5-10倍,不过这个规律并非总是如此,在max_connections较大时通常没有这么高的倍数,2-3倍也是允许的,但Segment上的值不能小于Master。
增加此参数值可能会导致Greenplum数据库请求更多的共享内存。
max_connections = 300 #(master、standby)
max_connections = 1500 #(segment)
1 2 3 4 5 | #查看现有配置值: gpconfig -s max_connections #修改配置 gpconfig -c max_connections -v 6000 -m 2000 |
增加此参数时,还必须增加max_prepared_transactions。
如果配置过小,会话数满,则可能会报错:
1 2 3 4 5 6 7 8 | 20240430:13:25:07:3400256 gpconfig:mdw:gpadmin-[ERROR]:-FATAL: too many sessions DETAIL: Could not acquire resources for additional sessions. HINT: Disconnect some sessions and try again. 20240430:13:25:07:3400256 gpconfig:mdw:gpadmin-[ERROR]:-Failed to connect to database, exiting without action. This script can only be run when the database is up. Failed to connect to database, exiting without action. This script can only be run when the database is up. |
max_prepared_transactions
max_prepared_transactions设置同时处于准备状态的事务数,6.14版本的默认值为250。Greenplum内部使用准备事务保证跨Segment的数据完整性。该参数值必须大于等于max_connections,并且在Master和Segment上应该设置成相同的值。
这个参数只有在启动数据库时,才能被设置。它决定能够同时处于prepared状态的事务的最大数目(参考PREPARE TRANSACTION命令)。如果它的值被设为0。则将数据库将关闭prepared事务的特性。它的值通常应该和max_connections的值一样大。每个事务消耗600字节(b)共享内存。
1 2 3 4 5 6 7 8 | #查看现有配置值: gpconfig -s max_prepared_transactions Values on all segments are consistent GUC : max_prepared_transactions Master value: 250 Segment value: 250 #修改配置 gpconfig -c max_prepared_transactions -v 2000 |
设置可以同时处于准备状态的最大事务数。 Greenplum在内部使用准备好的事务来确保各个segment的数据完整性。 该值必须至少与master上的max_connections值一样大。 segment实例应设置为与master相同的值。