PG的表膨胀

太阳2年前技术文章1625

1 什么是表膨胀

众所周知,PostgreSQL的多版本并发是通过保留变更前的记录来实现的。当数据记录被DML修改,旧版本记录仍保留不变,仅仅需要修改相关记录的xmin、xmax属性,并新增写入变更后的版本记录数据。PG这种直接保留旧版本数据的方式,无需额外的日志写入的消耗,但是一定程度上会导致旧版本数据没有及时清理,就会导致表空间膨胀,影响该表数据的查询效率。

PG数据库为了解决这个问题,主要通过autovacuum和vacuum来进行表膨胀的空间回收利用。默认情况下autovacuum会按照一定的参数设置策略检测并进行一定的清理,但频繁的数据变极大可能导致旧版本数据空间来及进行空间回收时,还是会表空间膨胀的现象。此时是需要数据库运维人员周期性检查是否存在表膨胀,针对表膨胀进行手动vacuum垃圾回收操作。


2 如何判断表膨胀

1、通过 n_dead_tup 来进行计算

select relname,n_live_tup,n_dead_tup,last_autoanalyze,last_autovacuum from pg_stat_all_tables

2、表膨胀TOP 5

SELECT
  current_database() AS db, schemaname, tablename, reltuples::bigint AS tups, relpages::bigint AS pages, otta,
  ROUND(CASE WHEN otta=0 OR sml.relpages=0 OR sml.relpages=otta THEN 0.0 ELSE sml.relpages/otta::numeric END,1) AS tbloat,
  CASE WHEN relpages < otta THEN 0 ELSE relpages::bigint - otta END AS wastedpages,
  CASE WHEN relpages < otta THEN 0 ELSE bs*(sml.relpages-otta)::bigint END AS wastedbytes,
  CASE WHEN relpages < otta THEN $$0 bytes$$::text ELSE (bs*(relpages-otta))::bigint || $$ bytes$$ END AS wastedsize,
  iname, ituples::bigint AS itups, ipages::bigint AS ipages, iotta,
  ROUND(CASE WHEN iotta=0 OR ipages=0 OR ipages=iotta THEN 0.0 ELSE ipages/iotta::numeric END,1) AS ibloat,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE ipages::bigint - iotta END AS wastedipages,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE bs*(ipages-iotta) END AS wastedibytes,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN $$0 bytes$$ ELSE (bs*(ipages-iotta))::bigint || $$ bytes$$ END AS wastedisize,
  CASE WHEN relpages < otta THEN
    CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE bs*(ipages-iotta::bigint) END
    ELSE CASE WHEN ipages < iotta THEN bs*(relpages-otta::bigint)
      ELSE bs*(relpages-otta::bigint + ipages-iotta::bigint) END
  END AS totalwastedbytes
FROM (
  SELECT
    nn.nspname AS schemaname,
    cc.relname AS tablename,
    COALESCE(cc.reltuples,0) AS reltuples,
    COALESCE(cc.relpages,0) AS relpages,
    COALESCE(bs,0) AS bs,
    COALESCE(CEIL((cc.reltuples*((datahdr+ma-
      (CASE WHEN datahdr%ma=0 THEN ma ELSE datahdr%ma END))+nullhdr2+4))/(bs-20::float)),0) AS otta,
    COALESCE(c2.relname,$$?$$) AS iname, COALESCE(c2.reltuples,0) AS ituples, COALESCE(c2.relpages,0) AS ipages,
    COALESCE(CEIL((c2.reltuples*(datahdr-12))/(bs-20::float)),0) AS iotta -- very rough approximation, assumes all cols
  FROM
     pg_class cc
  JOIN pg_namespace nn ON cc.relnamespace = nn.oid AND nn.nspname <> $$information_schema$$
  LEFT JOIN
  (
    SELECT
      ma,bs,foo.nspname,foo.relname,
      (datawidth+(hdr+ma-(case when hdr%ma=0 THEN ma ELSE hdr%ma END)))::numeric AS datahdr,
      (maxfracsum*(nullhdr+ma-(case when nullhdr%ma=0 THEN ma ELSE nullhdr%ma END))) AS nullhdr2
    FROM (
      SELECT
        ns.nspname, tbl.relname, hdr, ma, bs,
        SUM((1-coalesce(null_frac,0))*coalesce(avg_width, 2048)) AS datawidth,
        MAX(coalesce(null_frac,0)) AS maxfracsum,
        hdr+(
          SELECT 1+count(*)/8
          FROM pg_stats s2
          WHERE null_frac<>0 AND s2.schemaname = ns.nspname AND s2.tablename = tbl.relname
        ) AS nullhdr
      FROM pg_attribute att 
      JOIN pg_class tbl ON att.attrelid = tbl.oid
      JOIN pg_namespace ns ON ns.oid = tbl.relnamespace 
      LEFT JOIN pg_stats s ON s.schemaname=ns.nspname
      AND s.tablename = tbl.relname
      AND s.inherited=false
      AND s.attname=att.attname,
      (
        SELECT
          (SELECT current_setting($$block_size$$)::numeric) AS bs,
            CASE WHEN SUBSTRING(SPLIT_PART(v, $$ $$, 2) FROM $$#"[0-9]+.[0-9]+#"%$$ for $$#$$)
              IN ($$8.0$$,$$8.1$$,$$8.2$$) THEN 27 ELSE 23 END AS hdr,
          CASE WHEN v ~ $$mingw32$$ OR v ~ $$64-bit$$ THEN 8 ELSE 4 END AS ma
        FROM (SELECT version() AS v) AS foo
      ) AS constants
      WHERE att.attnum > 0 AND tbl.relkind=$$r$$
      GROUP BY 1,2,3,4,5
    ) AS foo
  ) AS rs
  ON cc.relname = rs.relname AND nn.nspname = rs.nspname
  LEFT JOIN pg_index i ON indrelid = cc.oid
  LEFT JOIN pg_class c2 ON c2.oid = i.indexrelid
) AS sml order by wastedbytes desc limit 5

3、索引膨胀top5

SELECT
  current_database() AS db, schemaname, tablename, reltuples::bigint AS tups, relpages::bigint AS pages, otta,
  ROUND(CASE WHEN otta=0 OR sml.relpages=0 OR sml.relpages=otta THEN 0.0 ELSE sml.relpages/otta::numeric END,1) AS tbloat,
  CASE WHEN relpages < otta THEN 0 ELSE relpages::bigint - otta END AS wastedpages,
  CASE WHEN relpages < otta THEN 0 ELSE bs*(sml.relpages-otta)::bigint END AS wastedbytes,
  CASE WHEN relpages < otta THEN $$0 bytes$$::text ELSE (bs*(relpages-otta))::bigint || $$ bytes$$ END AS wastedsize,
  iname, ituples::bigint AS itups, ipages::bigint AS ipages, iotta,
  ROUND(CASE WHEN iotta=0 OR ipages=0 OR ipages=iotta THEN 0.0 ELSE ipages/iotta::numeric END,1) AS ibloat,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE ipages::bigint - iotta END AS wastedipages,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE bs*(ipages-iotta) END AS wastedibytes,
  CASE WHEN ipages < iotta THEN $$0 bytes$$ ELSE (bs*(ipages-iotta))::bigint || $$ bytes$$ END AS wastedisize,
  CASE WHEN relpages < otta THEN
    CASE WHEN ipages < iotta THEN 0 ELSE bs*(ipages-iotta::bigint) END
    ELSE CASE WHEN ipages < iotta THEN bs*(relpages-otta::bigint)
      ELSE bs*(relpages-otta::bigint + ipages-iotta::bigint) END
  END AS totalwastedbytes
FROM (
  SELECT
    nn.nspname AS schemaname,
    cc.relname AS tablename,
    COALESCE(cc.reltuples,0) AS reltuples,
    COALESCE(cc.relpages,0) AS relpages,
    COALESCE(bs,0) AS bs,
    COALESCE(CEIL((cc.reltuples*((datahdr+ma-
      (CASE WHEN datahdr%ma=0 THEN ma ELSE datahdr%ma END))+nullhdr2+4))/(bs-20::float)),0) AS otta,
    COALESCE(c2.relname,$$?$$) AS iname, COALESCE(c2.reltuples,0) AS ituples, COALESCE(c2.relpages,0) AS ipages,
    COALESCE(CEIL((c2.reltuples*(datahdr-12))/(bs-20::float)),0) AS iotta -- very rough approximation, assumes all cols
  FROM
     pg_class cc
  JOIN pg_namespace nn ON cc.relnamespace = nn.oid AND nn.nspname <> $$information_schema$$
  LEFT JOIN
  (
    SELECT
      ma,bs,foo.nspname,foo.relname,
      (datawidth+(hdr+ma-(case when hdr%ma=0 THEN ma ELSE hdr%ma END)))::numeric AS datahdr,
      (maxfracsum*(nullhdr+ma-(case when nullhdr%ma=0 THEN ma ELSE nullhdr%ma END))) AS nullhdr2
    FROM (
      SELECT
        ns.nspname, tbl.relname, hdr, ma, bs,
        SUM((1-coalesce(null_frac,0))*coalesce(avg_width, 2048)) AS datawidth,
        MAX(coalesce(null_frac,0)) AS maxfracsum,
        hdr+(
          SELECT 1+count(*)/8
          FROM pg_stats s2
          WHERE null_frac<>0 AND s2.schemaname = ns.nspname AND s2.tablename = tbl.relname
        ) AS nullhdr
      FROM pg_attribute att 
      JOIN pg_class tbl ON att.attrelid = tbl.oid
      JOIN pg_namespace ns ON ns.oid = tbl.relnamespace 
      LEFT JOIN pg_stats s ON s.schemaname=ns.nspname
      AND s.tablename = tbl.relname
      AND s.inherited=false
      AND s.attname=att.attname,
      (
        SELECT
          (SELECT current_setting($$block_size$$)::numeric) AS bs,
            CASE WHEN SUBSTRING(SPLIT_PART(v, $$ $$, 2) FROM $$#"[0-9]+.[0-9]+#"%$$ for $$#$$)
              IN ($$8.0$$,$$8.1$$,$$8.2$$) THEN 27 ELSE 23 END AS hdr,
          CASE WHEN v ~ $$mingw32$$ OR v ~ $$64-bit$$ THEN 8 ELSE 4 END AS ma
        FROM (SELECT version() AS v) AS foo
      ) AS constants
      WHERE att.attnum > 0 AND tbl.relkind=$$r$$
      GROUP BY 1,2,3,4,5
    ) AS foo
  ) AS rs
  ON cc.relname = rs.relname AND nn.nspname = rs.nspname
  LEFT JOIN pg_index i ON indrelid = cc.oid
  LEFT JOIN pg_class c2 ON c2.oid = i.indexrelid
) AS sml order by wastedibytes desc limit 5

3 如何处理表膨胀

1、开启autovacuum,并且根据环境配置设置合理的相关参数

    autovacuum_work_mem 、 autovacuum_max_workers 、 maintenance_work_mem : 保证数据库进行auto vacuum工作进程充足

    autovacuum_naptime :避免该参数设置过大,调小该参数可更加频繁检查和回收膨胀空间

    autovacuum_vacuum_scale_factor : 针对频繁进行批量DML操作的表,可以调小该参数,保证DML操作后可尽快进行回收膨胀空间

2、使用pg_reorg或者vacuum full手动回收膨胀的空间


标签: PostgreSQL

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