文档

Persistent Buffer Pool

更新时间:

Persisted Buffer Pool(PBP)特性能够帮助您在集群异常退出或者重新启动时,仍然可以使用集群退出前的Shared Buffer Pool。

前提条件

支持的PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)的版本如下:

Oracle 2.0(内核小版本2.0.14.2.0及以上)

说明

您可通过如下语句查看PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)的内核小版本的版本号:

SHOW polar_version; 

背景信息

PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)的内存可以分为Shared Buffer Pool、Dynamic Shared Memory Areas以及进程私有内存三部分:

  • Shared Buffer Pool:集群启动时采用预分配的方式建立的一大段共享内存,通过确定offset来对各个功能模块划分使用区间。

  • Dynamic Shared Memory Areas:进程间动态共享内存区。PostgreSQL为实现进程间并行计算设计的共享内存区,可以动态扩展。

  • Process Global Area:进程工作使用的内存区。包含以下两部分。

    • Memory Context。

    • 逻辑直接控制的内存。

内存划分如图所示:内存划分

其中,Shared Buffer Pools在PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)中使用的内存最多,且对性能有直接影响。原PostgreSQL在集群重启或者意外退出时,都会对Shared Buffer Pools进行清理和重新初始化。在集群重启进入到故障恢复状态时,会根据WAL日志进行数据页面的修改,需要重新加载数据甚至修改数据,影响集群可用时间。其次,Shared Buffer Pools的重新初始化将会导致重新加载数据业务需要的数据,会带来严重的性能抖动。

为了解决以上问题,PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)增加了Persisted Buffer Pool(PBP)的特性,能够在集群异常退出或者重新启动时,仍然可以使用集群退出前的Shared Buffer Pool。优势如下:

  • 减少故障恢复时间,提升系统可用性。

  • 集群退出前后,性能没有明显抖动。

原理介绍

PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)将Shared Buffer Pool的部分内存变为Pod级生命周期的Persisted Buffer Pool。根据对性能的影响性,PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)主要将Buffer Pool和Buffer Descriptor两部分放入了PBP中,其他依旧是Instance级生命周期的内存。

  • Pod级生命周期:PolarDB PostgreSQL版(兼容Oracle)是部署在K8s上的,Pod级生命周期的共享内存不会随着集群的退出而销毁。

  • Instance级生命周期:在集群退出或者异常退出重启后进行清理的集群级共享内存。

内存划分如图所示:原理

影响PBP可用性的指标

集群退出前的PBP不是所有场景都适用。在集群启动时,如果出现以下情况,则无法使用PBP。

  • 集群的规格改变,需要使用不同大小的Buffer Pool。

  • 当前PBP并非此集群所建立。

  • 当前PBP中的控制信息失效。

除了PBP的整体可用性需要检查外,每个PBP的页都需要做可用性检测。如果出现以下情况,则无法使用当前页。

  • 当前页存在未提交的事务。

  • 当前页的Descriptor信息无效。

  • 当前页存在无效的LSN。

  • 当前页的属性为错误或者无效。

影响PBP可用性的指标如图所示:可用性指标

PBP的效果

Persisted Buffer Pool在数据库重启后,依然能够使用集群退出前的Buffer Pool。因此,无论在恢复场景还是业务场景,都能够快速使用缓存数据,提升性能。如图所示:PBP效果

  • 恢复性能对比。

    模拟异常退出时的场景,回放日志总大小为2093 MB情况如下:

    参数

    日志回放耗时

    故障恢复耗时

    未使用PBP

    598s

    746s

    使用PBP

    68s

    294s

    耗时对比如图所示:性能对比

  • 性能前后对比。

    并不是Buffer Pool中所有的页都是可以复用的。例如:在重启前,某进程对页上X锁,随后系统宕机了,该X锁就没有进程来释放了。因此,在宕机和重启之后需要把Buffer Pool的所有页遍历一遍,剔除掉不能被复用的页。另外,Buffer Pool的回收依赖于K8s。使用该优化之后,可以使重启前后的性能更加平稳。重启前后性能对比如图所示:重启前后性能对比

使用指南

打开如下参数即可使用。

polar_enable_persisted_buffer_pool = ON
说明

参数的启用或者关闭需要重启集群。

  • 本页导读 (0)