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Instagram提升PostgreSQL性能的五个技巧

有没有看到,为了得到结果,Postgres不得不对15000行数据进行排序。由于标签的分布满足长尾模式(译者注: 根据百度百科,「我们常用的汉字实际上不多,但因出现频次高,所以这些为数不多的汉字占据了上图广大的红区;绝大部分的汉字难得一用,它们就属于那长长的黄尾。」),我们可以改为查询超过100张照片的标签,先建局部索引:   CREATE INDEX CONCURRENTLY on tags (name text_pattern_ops) WHERE media_count >= 100 然后查询,看一下新的查询计划:  

可以看到,Postgres只需要访问169行,所以速度快得多。Postgres的查询计划器对约束的评估也很有效。如果以后想要查询超过500张照片的标签,由于这个结果集是上面集合的子集,所以仍然会使用这个局部索引。

2. 函数索引

在某些表上,我们需要对一些很长的字符串建立索引,比如说,64个字符的base64记号。如果直接建索引的话,会造成大量的数据重复,这种情况下,可以用Postgres的函数索引:  

虽然这样会造成许多行匹配相同的前缀,但我们可以在匹配的基础上再用过滤,速度很快。而且索引很小,只有大概原来的十分之一。

3. 用pg_reorg来让数据更紧凑

随着时间的流逝,Postgres的表会变得越来越零碎(由MVCC并发模型等原因引起)。而且,数据行插入的顺序往往也不是我们希望返回的顺序。比如说,如果我们经常要按用户来查询照片等,那么最好是在磁盘上把这些东西放在一起,这样就可以减少磁盘寻道的时间。

我们用pg_reorg来解决这个问题,它用三个步骤来让“压紧”一个表:

    取得表的独占锁     建一个记录变更的临时表,在原始表上加一个触发器,把对原始表的变更复制到临时表上     用CREATE TABLE...SELECT FROM...ORDER BY建表,新表拥有原始表的全部数据,而且是按索引顺序排序的     将CREATE TABLE执行时间点以后发生的变更从临时表同步过来     业务切换到新表

每一步都会有很多细节,不过大体上就是像上面这个样子。我们先对这个工具进行了一些审查,运行了若干测试,然后再把它用到生产环境上。现在,我们已经在几百台机器的环境上跑过几十次pg_reorg,没出现过任何问题。

4. 用WAL-E进行WAL(写前日志)的归档和备份

我们用WAL-E来归档WAL日志,它是Heroku写的一个工具,我们也向它贡献了一部分代码。WAL-E大大简化了数据备份和复制库创建的过程。

WAL-E是利用Progres的archive_command,将PG产生的每个WAL文件都归档到Amazon的S3。利用这些WAL文件和数据库的基准备份,我们可以将数据库恢复到基准备份后任何一个时间点的状态。利用这个手段,我们也可以快速创建只读的复制库或故障备用库。

我们为WAL-E写了一个简单的封装脚本,可以监控归档时的重复故障,见GitHub。   5. psycopg2中的自动提交模式和异步模式

我们也开始用psycopg2中的一些高级功能(psycopg2是Postgres的Python驱动)。

一个是自动提交模式。在这个模式里,psycopg2不会发出BEGIN/COMMIT,每个查询跑在自己的单语句事务里。这对不需要事务的只读查询特别有用。开启很简单:

开启自动提交后,我们的应用服务器和数据库之间的对话大减,数据库服务器的CPU用量也大减。而且,我们是用PGBouncer作为连接池,开启自动提交后,连接的归还也更快了。

与Django的交互细节可以看这里。

psycopg2还有一个很有用的功能,它可以通过注册一个等待回调(wait callback)函数,提供协同程序(coroutine)支持。它可以支持跨连接查询,对命中多个节点的查询非常有用,当有数据时,socket会被唤醒(我们利用Python的select模块来处理唤醒)。它也可以与eventlet和gevent等多线程库很好的协作,参考实现可见psycogreen。

总的来说,我们对Postgres的高性能和可靠性十分满意。想在世界上最大之一的Postgres集群上工作吗?想跟一群基础设施高手们一起干活吗?请联系infrajobs@instagram.com吧。

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