RDS PostgreSQL通用云盘IO加速

背景

RDS PostgreSQL在数据处理过程中，数据会从磁盘读取到内存，在内存中处理完成后，数据再从内存写入到磁盘中。与内存操作相比，磁盘IO操作运行速度较慢，将会消耗更多的时间。当业务出现大规模数据读写或频繁数据读写请求时，磁盘IO操作可能成为数据库系统的瓶颈。

因此，阿里云数据库RDS PostgreSQL推出新的存储类型——通用云盘。在兼容ESSD云盘所有特性的基础上，通用云盘采用三级存储架构对不同类型的数据进行分级管理，并且引入了IO加速功能，以提升RDS PostgreSQL实例的QPS性能。更多信息，请参见通用云盘。

功能介绍

IO加速功能对应通用云盘三级存储架构中的缓存层，主要是通过高速缓存介质来提升数据库的读写性能，以提高SQL查询处理的速度。针对临时表和查询产生的临时文件，RDS PostgreSQL的IO加速能力允许将这些临时数据存储到高速的缓存介质中，使得数据库引擎对这些临时数据的读写IO更快，大大加快查询的处理，在复杂查询场景下可提高100%查询性能。

价值效益

RDS PostgreSQL实例开启IO加速功能后，目前无需支付任何额外费用。您可以在无任何成本变化和业务改动的情况下，在适用场景下大幅度提升数据库的QPS性能。具体适用场景，请详见适用场景。

适用场景

下列是一些IO加速功能适用的业务场景：

• 排序、分组聚合、联合等产生临时结果的复杂操作

• 使用CTE通用表达式的递归查询

• 无法使用适当索引的复杂查询

• 对大表或多个表的分析型查询

• 其他使用临时表的工作负载

支持范围

满足以下条件的RDS PostgreSQL实例支持该功能：

• 计费方式：包年包月或按量付费

• 实例大版本：PostgreSQL 11或以上

• 内核小版本：20231030或以上

• 产品系列：高可用系列

• 产品类型：标准版

• 存储类型：通用云盘

• 实例规格族：通用型

• 实例所在地域及可用区：

  地域	可用区
  西南1（成都）	可用区B
  华北2（北京）	可用区I
  华东2（上海）	可用区M
  	可用区N
  华东1（杭州）	可用区J

  说明

  在售卖页面开启IO加速功能后，可在主可用区及网络处查看是否支持。

技术原理

• Cache Disk表示高速缓存介质，是一种读写性能介于内存和通用云盘之间的存储介质，其读写性能要优于通用云盘，因此非常适合作为数据库中临时数据的缓存盘。

• RDS PostgreSQL数据库服务端收到用户的SQL查询后，由查询执行器对查询进行处理，其根据查询要访问的数据所在的表空间决定数据存储的位置。

  • 在未开启IO加速功能时，所有数据只能存储在云盘上。

  • 开启IO加速功能后：

    • 如访问的是非临时数据（正常的表、视图等数据），则还是从云盘读取数据到内存中进行处理；

    • 如访问的是临时数据（临时表、临时文件等数据），则从高速缓存盘读写数据。

具体而言，实例创建的临时表等临时对象（不显式指定表空间）和在查询执行过程中产生的临时文件都将被存储到高速缓存介质中，从而提升数据库对这些临时数据的读写，在一定时间内可以执行处理更多的查询。

注意事项

• 高速缓存介质仅用于存储临时缓存数据，RDS PostgreSQL不保证存储在表空间rds_temp_tablespace的数据的持久性，当实例发生变配等迁移动作后，这些数据会丢失，所以请勿将非临时表等数据对象的表空间设置为该表空间。

• RDS PostgreSQL开启IO加速功能后，会根据不同实例规格提供一定容量的高速缓存空间，当该空间写满时，会报错No space left on device，该问题不影响非临时数据的相关SQL执行。

• 开启或关闭IO加速功能后，实例约有30秒不可用，建议在业务低峰期执行功能的开启和关闭操作。

开启IO加速

1. 打开IO加速开关。

   RDS PostgreSQL支持在购买新实例时打开IO加速开关，也支持对满足支持范围的已有实例打开IO加速开关。

   • 购买新实例时打开IO加速开关

     您可以在购买实例时，选择满足支持范围的参数后，开启IO加速功能：

   • 满足支持范围的已有实例打开IO加速开关

     1. 访问RDS实例列表，在上方选择地域，然后单击目标实例ID。

     2. 在基本信息区域，单击存储类型后的通用云盘开关设置，在弹出的对话框中，打开IO加速开关。

2. 修改数据库参数。

   当实例打开IO加速开关后，RDS PostgreSQL会生成一个名为rds_temp_tablespace的表空间，其背后使用的存储介质是支持IO加速的高速缓存介质。使用该表空间作为默认的临时表空间，您还需要将数据库参数temp_tablespaces设置为rds_temp_tablespace。参数设置请详见设置实例参数。

   说明

   • 您可以执行以下的SET语句在会话级别设置该参数：

     SET temp_tablespace TO 'rds_temp_tablespace';

   • 您可以将参数temp_tablespaces设置为''，切换回云盘存储。

3. 使用缓存加速功能。

   开启IO加速开关并修改数据库参数后，您就可以在创建临时表时，默认使用rds_temp_tablespace表空间。

   1. 连接RDS PostgreSQL实例。

   2. 创建测试表。

      -- 创建非临时表test_table
      CREATE TABLE test_table (di INT);
      
      -- 创建临时表test_temp_table
      CREATE TEMPORARY TABLE test_temp_table (id INT);

   3. 查询测试表的表空间。

      SELECT
          c.relname AS table_name,
          COALESCE(t.spcname, 'pg_default') AS tablespace_name
      FROM
          pg_class c
      JOIN
          pg_namespace n ON c.relnamespace = n.oid
      LEFT JOIN
          pg_tablespace t ON c.reltablespace = t.oid
      WHERE
          c.relkind = 'r'
          AND c.relname IN ('test_table', 'test_temp_table');

      返回结果示例：

         table_name    |   tablespace_name
      -----------------+---------------------
       test_table      | pg_default
       test_temp_table | rds_temp_tablespace
      (2 rows)

相关文档

• RDS PostgreSQL支持的其他存储类型，请参见存储类型介绍。

• 通用云盘的更多介绍，请参见通用云盘。

• 如果您的业务波动较大，业务波峰较频繁，可以开启通用云盘的IO突发功能，使云盘的IOPS不受限于最大IOPS，在业务波峰时获得更高的IO能力，满足突发业务需求。更多信息，请参见IO突发。

常见问题

Q：SQL执行时，报错ERROR: could not write to file "pg_tblspc/xxxx": No space left on device，如何处理？

A：该报错是由于高速缓存介质的表空间rds_temp_tablespace已满造成的，您可以结束当前会话（RDS PostgreSQL内核将自动清理临时文件回收空间），重连实例后再次尝试之前失败的SQL语句。