PostgreSQL 慢提交性能

PostgreSQL 慢提交性能

我们在 PostgreSQL 配置方面遇到了一些问题。经过一些基准测试后,我发现非常简单的查询需要相对较长的时间,经过进一步检查,发现实际的 COMMIT 命令确实很慢。

我使用下表进行了一个非常简单的测试:

CREATE TABLE test (
    id serial primary key,
    foo varchar(16),
);

打开所有语句的日志记录后,我运行了以下查询 10000 次:

BEGIN;
INSERT INTO test (a) VALUES ('bar');
COMMIT;

BEGIN 和 INSERT 花费不到 1ms 的时间完成,但是 COMMIT 平均花费 22ms 的时间完成。

在我自己的电脑上运行相同的基准测试,速度要慢得多,BEGIN 和 INSERT 语句的平均值相同,但平均 COMMIT 约为 0.4 毫秒(快 20 倍以上)。

读了一些资料后,我尝试使用该pg_test_fsync工具来找出问题所在。在服务器上我得到了以下结果:

$ ./pg_test_fsync -o 1024
1024 operations per test
O_DIRECT supported on this platform for open_datasync and open_sync.

Compare file sync methods using one 8kB write:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      14.875 ops/sec
        fdatasync                          11.920 ops/sec
        fsync                              30.524 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          30.425 ops/sec

Compare file sync methods using two 8kB writes:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      19.956 ops/sec
        fdatasync                          23.299 ops/sec
        fsync                              21.955 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                           3.619 ops/sec

Compare open_sync with different write sizes:
(This is designed to compare the cost of writing 16kB
in different write open_sync sizes.)
        16kB open_sync write                5.923 ops/sec
         8kB open_sync writes               3.120 ops/sec
         4kB open_sync writes              10.246 ops/sec
         2kB open_sync writes               1.787 ops/sec
         1kB open_sync writes               0.830 ops/sec

Test if fsync on non-write file descriptor is honored:
(If the times are similar, fsync() can sync data written
on a different descriptor.)
        write, fsync, close                34.371 ops/sec
        write, close, fsync                36.527 ops/sec

Non-Sync'ed 8kB writes:
        write                           248302.619 ops/sec

在我自己的电脑上我得到:

$ ./pg_test_fsync -o 1024
1024 operations per test
O_DIRECT supported on this platform for open_datasync and open_sync.

Compare file sync methods using one 8kB write:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      69.862 ops/sec
        fdatasync                          68.871 ops/sec
        fsync                              34.593 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          26.595 ops/sec

Compare file sync methods using two 8kB writes:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      26.872 ops/sec
        fdatasync                          59.056 ops/sec
        fsync                              34.031 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          17.284 ops/sec

Compare open_sync with different write sizes:
(This is designed to compare the cost of writing 16kB
in different write open_sync sizes.)
        16kB open_sync write                7.412 ops/sec
         8kB open_sync writes               3.942 ops/sec
         4kB open_sync writes               8.700 ops/sec
         2kB open_sync writes               4.161 ops/sec
         1kB open_sync writes               1.492 ops/sec

Test if fsync on non-write file descriptor is honored:
(If the times are similar, fsync() can sync data written
on a different descriptor.)
        write, fsync, close                35.086 ops/sec
        write, close, fsync                34.043 ops/sec

Non-Sync'ed 8kB writes:
        write                           240544.985 ops/sec

服务器的配置:

CPU: Intel(R) Core(TM) i7-3770 CPU @ 3.40GHz
RAM: 32GB
Disk: 2x 2TB SATA disk in Software RAID 1

用于比较的机器是配备 16GB RAM 和普通 SATA 磁盘(无 raid)的 i5。

更多信息:

  • 操作系统:Ubuntu 服务器 12.10
  • 内核:Linux ... 3.5.0-22-generic #34-Ubuntu SMP 2013 年 1 月 8 日星期二 21:47:00 UTC x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
  • 软件 RAID 1
  • 文件系统是 ext4
  • 未指定其他安装选项。
  • Postgres 版本 9.1
  • Linux mdadm 突袭

dump2efs 的输出:

dumpe2fs 1.42.5 (29-Jul-2012)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          /
Filesystem UUID:          16e30b20-0531-4bcc-877a-818e1f5d5fb2
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent flex_bg sparse_super large_file huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    (none)
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              182329344
Block count:              729289039
Reserved block count:     36464451
Free blocks:              609235080
Free inodes:              182228152
First block:              0
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      850
Blocks per group:         32768
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8192
Inode blocks per group:   256
RAID stride:              1
Flex block group size:    16
Filesystem created:       Sat Jan 19 12:42:19 2013
Last mount time:          Wed Jan 23 16:23:11 2013
Last write time:          Sat Jan 19 12:46:13 2013
Mount count:              8
Maximum mount count:      30
Last checked:             Sat Jan 19 12:42:19 2013
Check interval:           15552000 (6 months)
Next check after:         Thu Jul 18 13:42:19 2013
Lifetime writes:          257 GB
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:           128
Journal inode:            8
First orphan inode:       17304375
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      a71fa518-7696-4a28-bd89-b21c10d4265b
Journal backup:           inode blocks
Journal features:         journal_incompat_revoke
Journal size:             128M
Journal length:           32768
Journal sequence:         0x000df5a4
Journal start:            31733

Mdadm --detail 输出:

/dev/md2:
        Version : 1.2
  Creation Time : Sat Jan 19 12:42:05 2013
     Raid Level : raid1
     Array Size : 2917156159 (2782.02 GiB 2987.17 GB)
  Used Dev Size : 2917156159 (2782.02 GiB 2987.17 GB)
   Raid Devices : 2
  Total Devices : 2
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Fri Mar 22 11:16:45 2013
          State : clean 
 Active Devices : 2
Working Devices : 2
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 0

           Name : rescue:2
           UUID : d87b98e7:d584a4ed:5dac7907:ae5639b0
         Events : 38

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        3        0      active sync   /dev/sda3
       1       8       19        1      active sync   /dev/sdb3

更新 2013-03-25:我对两个磁盘进行了长时间的智能测试,没有发现任何问题。两个磁盘均来自 Seagate,型号:ST3000DM001-9YN166。

更新 2013-03-27:我在一台完全空闲的机器上运行了最新版本(9.2.3)的pg_test_fsync:

$ ./pg_test_fsync -s 3
3 seconds per test
O_DIRECT supported on this platform for open_datasync and open_sync.

Compare file sync methods using one 8kB write:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      39.650 ops/sec
        fdatasync                          34.283 ops/sec
        fsync                              19.309 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          55.271 ops/sec

比以前稍微好一点,但还是很糟糕。两个磁盘上的分区都对齐了:

$ sudo parted /dev/sdb unit s print
Model: ATA ST3000DM001-9YN1 (scsi)
Disk /dev/sdb: 5860533168s
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt

Number  Start      End          Size         File system  Name  Flags
 4      2048s      4095s        2048s                           bios_grub
 1      4096s      25169919s    25165824s                       raid
 2      25169920s  26218495s    1048576s                        raid
 3      26218496s  5860533134s  5834314639s                     raid

mount -v 输出:

$ mount -v | grep ^/dev/
/dev/md2 on / type ext4 (rw,noatime)
/dev/md1 on /boot type ext3 (rw)

md2 设备正在用于测试。准备销毁交换分区并在各个磁盘上运行 pg_test_fsync。

如果我分别在两个磁盘上运行 pg_test_fsync,我会获得大致相同的性能,该分区是使用 noatime 安装的:

$ pg_test_fsync/pg_test_fsync -s 3

3 seconds per test
O_DIRECT supported on this platform for open_datasync and open_sync.

Compare file sync methods using one 8kB write:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      75.111 ops/sec
        fdatasync                          71.925 ops/sec
        fsync                              37.352 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          33.746 ops/sec

Compare file sync methods using two 8kB writes:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                      38.204 ops/sec
        fdatasync                          49.907 ops/sec
        fsync                              32.126 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                          13.642 ops/sec

Compare open_sync with different write sizes:
(This is designed to compare the cost of writing 16kB
in different write open_sync sizes.)
         1 * 16kB open_sync write          25.325 ops/sec
         2 *  8kB open_sync writes         12.539 ops/sec
         4 *  4kB open_sync writes          6.207 ops/sec
         8 *  2kB open_sync writes          3.098 ops/sec
        16 *  1kB open_sync writes          1.208 ops/sec

Test if fsync on non-write file descriptor is honored:
(If the times are similar, fsync() can sync data written
on a different descriptor.)
        write, fsync, close                27.275 ops/sec
        write, close, fsync                20.561 ops/sec

Non-Sync'ed 8kB writes:
        write                           562902.020 ops/sec

在阵列和单个磁盘上运行测试几次后,数字似乎有很大差异。最坏的情况是性能约为我在此处发布的 50%(第一次测试大约为 30 ops/s)。这是正常的吗?机器一直处于完全空闲状态。

此外,根据 dmesg 输出,控制器处于 AHCI 模式。

答案1

服务器的fsync性能慢得令人难以置信,难以形容,令人吃惊。您的软件 RAID 1 设置存在严重问题。糟糕的fsync性能几乎肯定是导致您出现性能问题的原因。

桌面只是速度很慢fsync

synchronous_commit = off您可以通过设置来解决性能问题,但代价是在崩溃后丢失一些数据commit_delay真的需要整理服务器上的磁盘性能,但是,速度慢得令人瞠目结舌。

为了进行比较,以下是我在笔记本电脑上得到的结果(i7、8GB RAM、中档 128G SSD、9.2 版的 pg_test_fsync):

Compare file sync methods using one 8kB write:

        open_datasync                    4445.744 ops/sec
        fdatasync                        4225.793 ops/sec
        fsync                            2742.679 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                        2907.265 ops/sec

无可否认,这款 SSD 可能不具备硬断电安全功能,但当我们谈论服务器成本时,一款像样的断电安全 SSD 的成本并不会很高。

答案2

这是pg_test_fsync我的服务器上的输出,具有非常相似的配置 - 2 个消费级磁盘上的 Linux 软件 RAID1(WD10EZEX-00RKKA0):

# ./pg_test_fsync -s 3
Compare file sync methods using one 8kB write:
(in wal_sync_method preference order, except fdatasync
is Linux's default)
        open_datasync                     115.375 ops/sec
        fdatasync                         109.369 ops/sec
        fsync                              27.081 ops/sec
        fsync_writethrough                            n/a
        open_sync                         112.042 ops/sec
...

您是否在完全空闲的服务器上测试过这一点?


也许您有未对齐的分区。请检查:

parted /dev/sda unit s print

这是我的服务器的输出:

Model: ATA WDC WD10EZEX-00R (scsi)
Disk /dev/sda: 1953525168s
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: msdos

Number  Start       End          Size         Type     File system     Flags
 1      2048s       67110911s    67108864s    primary  ext4            boot, raid
 2      67110912s   603981823s   536870912s   primary                  raid
 3      603981824s  608176127s   4194304s     primary  linux-swap(v1)
 4      608176128s  1953523711s  1345347584s  primary                  raid

检查Start列中的每个数字是否能被 2048(即 1MiB)整除。对于好的 4096B 对齐,能被 4 整除就足够了,但对齐感知实用程序会从 1MiB 边界开始分区。


另外,也许您正在使用非默认安装选项,例如data=journal,这会对性能产生很大影响。显示您的:mount -v | grep ^/dev/。这是我的:

/dev/md0 on / type ext4 (rw,barrier,usrjquota=aquota.user,grpjquota=aquota.group,jqfmt=vfsv0)
/dev/md2 on /home type ext4 (rw,barrier,usrjquota=aquota.user,grpjquota=aquota.group,jqfmt=vfsv0)
/dev/md1 on /var type ext4 (rw,barrier,usrjquota=aquota.user,grpjquota=aquota.group,jqfmt=vfsv0)

也许您的某个磁盘坏了。在每个没有 RAID 的磁盘上创建一个分区(也许您在两个磁盘上都保留了一些交换分区 - 使用这些 - 无论如何,交换上的 RAID 是没有用的)。在那里创建文件系统并pg_test_fsync在每个驱动器上运行 - 如果其中一个出现问题,那么一个好的文件系统必须等到两个都镜像后才能出现问题。


检查您的 BIOS 是否设置为使用 AHCI 模式而不是 IDE 模式。服务器将受益于本机命令队列,这在 IDE 模式下不可用。


忽略与 SSD 的比较。比较起来很荒谬。

答案3

我知道我可能回答这个问题太晚了。在使用 O_DIRECT 时,我发现 PostgreSQL 和 MySQL 存在类似的性能问题。我使用 iozone 对系统进行了微基准测试,使用同步写入(-+r 选项)以及使用和不使用 O_DIRECT(-I 选项)。以下是我使用的两个命令:

iozone -s 2g -r 512k -+r -I -f /mnt/local/iozone_test_file -i 0

iozone -s 2g -r 512k -+r    -f /mnt/local/iozone_test_file -i 0

第一个是 O_SYNC + O_DIRECT,而第二个只有 O_SYNC。使用第一个时,我获得大约 30MB/秒,使用第二个时,我获得大约 220MB/秒(SSD 驱动器)。我发现 ext4 上的 has_journal 选项似乎导致了问题。真的不知道为什么...

Filesystem features:      has_journal 

在我取消此选项后,一切开始正常运转,两项测试均达到并维持 220MB/秒。要取消此选项,您可以使用以下方法:

tune2fs -O ^has_journal /dev/sdX

您可以进行测试,看看它是否能解决您的性能问题。

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