优化PostgreSQL Autovacuum

作者：Laurenz Albe是CYBERTEC的高级顾问和支持工程师。自2006年以来，他一直在PostgreSQL上工作并为PostgreSQL做贡献。

译者：类延良，任职于瀚高基础软件股份有限公司，PostgreSQL数据库技术爱好者，10g &11g OCM，OGG认证专家。

在许多PostgreSQL数据库中，您无需考虑或担心调整autovacuum。它会在后台自动运行，并在不妨碍您的情况下进行清理。
但是有时默认配置还不够好，您必须调整autovacuum以使其正常工作。本文介绍了一些典型的问题方案，并介绍了在这些情况下的处理方法。

autovacuum的任务

有许多autovacuum的配置参数，这会使调整变得复杂。主要原因是autovacuum具有许多不同的任务。从某种意义上说，autovacuum必须解决由PostgreSQL的多版本并发控制（MVCC）实现引起的所有问题：

• 清理UPDATE或DELETE操作后留下的“死元组”
• 更新可用空间映射(free space map)，以跟踪表块中的可用空间
• 更新仅索引扫描所需的可见性图(visibility map)
• “冻结”(freeze)表行，以便事务ID计数器可以安全地环绕

根据这些功能中的哪个会导致问题，您需要不同的方法来调整autovacuum。

调整autovacuum以清除死元组

最有名的autovacuum任务是清理UPDATE或DELETE操作中的死元组。如果autovacuum不能跟上清理死元组的速度，则应遵循以下三个调整步骤：

确保没有任何东西可以阻止autovacuum回收死元组
检查防止vacuum清除死元组的已知原因
https://www.cybertec-postgresql.com/en/reasons-why-vacuum-wont-remove-dead-rows/
罪魁祸首通常是长期事务。除非您可以消除这些障碍，否则调整autovacuum将无用。

如果您不能从根本上解决问题，则可以使用配置参数
idle_in_transaction_session_timeout使PostgreSQL终止会话，这些会话在事务中处于“idle in transaction”的时间过长。这会在客户端导致错误，但是如果您没有其他方法可以保持数据库正常运行，这可能是有道理的。同样，要解决长期运行的query，可以使用statement_timeout配置参数。

调整autovacuum以使其运行更快
如果autovacuum无法跟上清理死元组的速度，那么解决方案就是使其工作更快。这看起来似乎很明显，但是许多人陷入了使autovacuum更早开始或更频繁运行将解决问题的陷阱。

VACUUM是一项耗费资源的操作，因此默认情况下，autovacuum操作的速度故意降低。目的是使其在后台运行而不妨碍正常的数据库操作。但是，如果您的工作负载创建了很多死元组，那么您将不得不使其更具侵略性：

• 从 autovacuum_vacuum_cost_limit默认值200开始增加（这是一种柔和的方法）
• 从autovacuum_vacuum_cost_delay从默认值2开始减少（在旧版本：20）毫秒（这是有效的方法）

设置autovacuum_vacuum_cost_delay为零将使autovacuum与手动VACUUM速度一样快，即尽可能快。

由于并非所有表都以相同的速度增长死元组，因此通常最好不要更改中的全局设置postgresql.conf，而要单独更改繁忙表的设置：

ALTER TABLE busy_table SET (autovacuum_vacuum_cost_delay = 1);

对表进行分区还可以帮助更快地完成工作。请参阅本文partition部分了解更多信息。

更改工作负载，以便生成更少的死元组
如果没有其他效果，则必须看到生成的死元组更少。也许将几个UPDATE合并为一行UPDATE通常，您可以使用“ HOT更新”来显着减少死元组的数量：

• 将表的fillfactor参数设置为小于100的值，以使INSERTs在每个块中保留一些可用空间
• 确保你在update语句中修改的列不是索引列

然后，任何SELECT或DML语句都可以清除死元组，而对VACUUM的需求则更少。

调整仅索引扫描的autovacuum

索引扫描的昂贵部分是查找实际的表行。如果您想要的所有列都在索引中，则完全不需要访问该表。但是在PostgreSQL中，您还必须检查一个元组是否可见，并且该信息仅存储在表中。

为了解决这个问题，PostgreSQL对每个表都有一个“可见性图”(visibility map)。如果一个表块在可见性图(visibility map)中被标记为“所有可见”，则不必访问该表以获取可见性信息。

因此，要获得真正的仅索引扫描，autovacuum必须处理表并经常更新可见性图(visibility map)。为此，如何配置autovacuum取决于查询收到的数据修改类型：

为接收UPDATEs或DELETEs的表的仅索引扫描调整autovacuum
为此，您可以减少表的存储参数autovacuum_vacuum_scale_factor，例如
ALTER TABLE mytable SET (autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.01);
按照如上所述加快autovacuum是一个好主意。

调整仅接收INSERTs的表的仅索引扫描的autovacuum
从v13开始，这很简单：对配置参数autovacuum_vacuum_insert_scale_factor进行调整，调整方法是如上所示对autovacuum_vacuum_scale_factor的调整。

对于较旧的PostgreSQL版本，您可以做的最好方法就是降低autovacuum_freeze_max_age，最佳值取决于您使用事务id的速率，如果您每天消耗100000个事务id，并且希望每天自动清理table，则可以进行如下设置：

ALTER TABLE insert_only SET (autovacuum_freeze_max_age = 100000);

要测量事务ID消耗的速率，请在一个长的时间间隔内使用两次txid_current()函数(或者从V13开始的pg_current_xact_id()函数)，然后取其差值。

调整autovacuum以避免事务回绕问题

正常时，autovacuum关心并启动一个特殊的“anti-warparound” autovacuum worker，不论一个表中最老的transaction id比autovacuum_freeze_max_age参数值更老或者一个表中的最老的multiact比autovacuum_multixact_freeze_max_age 参数值更老

确保anti-wraparound vacuum可以freeze掉所有表中的行
再次强调，你不得不确保：没有阻塞autovacuum进行freeze老元组和改进pg_database.datfrozenxid 以及pg_database.datminmxid。这些阻塞者包括：

• 运行时间很长的session，这些session保持一个事务处于open状态或者有临时表（autovacuum不能处理临时表）
• 数据损坏，这会导致所有的autovacuum worker运行失败。

为了防止数据损坏，请使用更好的硬件，并总是运行最新的PostgrSQL的次要版本。

为接收updates或者Deletes的tables调优anti-wraparound vacuum
在接收updates或者deletes的table上，你不得不做的一切是看autovacuum正在运行，并且足够快以便及时完成（参见上文）

为接收inserts的tables调优anti-wraparound vacuum
从PostgreSQL v13开始，在这种情况下没有特殊考虑，因为您也可以在此类表上定期运行autovacuum。
在此之前，仅插入表是有问题的：由于没有死元组，因此永远不会触发正常的autovacuum运行。

然后，一旦autovacuum_freeze_max_age或autovacuum_multixact_freeze_max_age超过该值，您可能会突然获得大量的autovacuum运行，从而冻结整个大表，花费很长时间并导致大量的I / O。
为避免这种情况，请减少autovacuum_freeze_max_age该表：

ALTER TABLE insert_only SET (autovacuum_freeze_max_age = 10000000);

分区
对于很大的表，建议使用分区。这样做的好处是您可以让多个autovacuum workers 并行处理多个分区，因此整个分区表的完成速度比单个autovacuum worker快。
如果您有多个分区，则应增加autovacuum_max_workers，该参数是指autovacuum workers的最大数量。
只要更新影响所有分区，分区还可以帮助清理接收大量更新的表。

调优autoanalyze

更新表统计信息是自动清理的“辅助工作”。
您知道，如果您的查询计划在手工对表执行ANALYZE后变得更好，那么自动统计信息收集将不会经常发生。
在这种情况下，您可以降低autovacuum_analyze_scale_factor以使autoanalyze更频繁地处理表：

ALTER TABLE mytable SET (autovacuum_analyze_scale_factor = 0.02);

另一种选择是不使用scale factor，而是使用set autovacuum_analyze_threshold，以便每当固定数量的行发生更改时，就计算表统计信息。

例如，要配置每当超过一百万行更改时要分析的表：

ALTER TABLE mytable SET (
   autovacuum_analyze_scale_factor = 0,
   autovacuum_analyze_threshold = 1000000
);

结论

根据您的特定问题和PostgreSQL版本，有不同的调整开关可以使autovacuum正确执行其工作。autovacuum的许多任务和许多配置参数并没有使它变得更容易。

如果本文中的提示还不够，请考虑寻求专业咨询
(https://www.cybertec-postgresql.com/en/services/postgresql-consulting/)

原文链接：
https://www.cybertec-postgresql.com/en/tuning-autovacuum-postgresql/

更多精彩内容，请关注以下平台、网站：

中国Postgre SQL分会官方公众号（技术文章、技术活动）：
开源软件联盟PostgreSQL分会

中国Postgre SQL分会技术问答社区：
www.pgfans.cn

中国Postgre SQL分会官方网站：
www.postgresqlchina.com