PostgreSQL参数优化
内存配置优化
PostgreSQL中与内存有关的配置参数如下。
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shared_buffers：共享缓存区的大小，相当于Oracle数据库中的SGA，主要做数据块的缓存。
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work_mem：为每个进程单独分配的内存，主要用于排序、HASH等操作。
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maintence_work_mem：为每个进程单独分配的内存，主要是进行维护操作时需要的内存，如VACUUM、CREATE INDEX、ALTER TABLE ADD FOREIGN KEY等操作需要的内存。
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autovacuum_work_mem：从PostgreSQL 9.4版本开始新增的参数。在PostgreSQL 9.4之前的版本中，AutoVacuum的每一个worker进程与手动做VACUUM一样，分配的内存大小都是由maintence_work_mem参数控制的，现在分开了，AutoVacuum的worker进程由该参数控制，手动VACUUM时分配的内存大小仍由maintence_work_mem参数控制。此参数默认设置为“-1”，即与原先的行为是一样的，当把此参数设置为其他值时，可以为AutoVacuum的每个worker进程做VACUUM操作时指定不同的内存值。
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temp_buffers：指定临时表的缓存的大小，这是为每个不同的进程单独分配的内存，不在共享内存中。默认为8MB，通常保持默认值就可以了。
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wal_buffers：指定WAL日志缓存的大小，默认值是“-1”，即会根据shared_buffer的大小自动设置。选择等于shared_buffers的1/32的尺寸（大约3%），但是不小于64KB也不大于WAL文件的尺寸（通常为16MB）。不应该超过WAL文件的大小，通常保持默认值就可以了，如果手动设置，一般为4MB～16MB。
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huge_pages：是否使用大页，默认设置是“try”，表示尽量使用大页，如果操作系统未开启大页或分配的大页内存太小，数据库虽仍然能启动，但不再使用大页内存。
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effective_cache_size：该参数实际上与具体的内存分配没有关系，它是告诉优化器在估计SQL的执行代价时假设有多少磁盘缓存，注意主要指文件系统缓存，通常设置为机器总内存的80%，设置得多一些（如90%）或少一些（如50%）并不会有严重的影响。shared_buffers，即共享缓存区的大小，因为要多个进程中共享，所以必须使用共享内存技术来存放。PostgreSQL的数据文件都在文件系统中，操作系统的文件系统也有缓存，这有可能会导致数据库的数据块除了在PostgreSQL的共享内存中有一个副本以外，在文件系统的缓存中也有一个副本，因此造成内存利用率不高，这就是PostgreSQL中的DoubleBuffering问题。在Oracle数据库中，通过设置Direct I/O来避免双缓存问题，但PostgreSQL中未实现对Direct I/O的支持。为了减少双缓存问题带来的影响，通常使用以下方法解决：
设置较小的shared buffer，将大多数内存给文件系统缓存使用，如在一台有24GB内存的机器上，可以把PostgreSQL中的shared buffer设置为较小值，如500MB～1GB，其他内存都留给文件系统缓存使用。
设置信号
kernel.sem=5010 3256500 5010 650
大页内存的配置
对一些连接数很大且内存较大的PostgreSQL数据库，强烈建议配置大页。这不仅是因为大页的性能会高一些，也是为了避免页表过大。操作系统把逻辑地址映射成物理地址时，需要把映射关系也存储到一个内存中，这部分内存就是页表。在Linux操作系统中，即使是同一块共享内存，每个进程中的逻辑地址也是不相同的，因此不同进程中的映射表项也不相同。在64位的机器上，每个4k页需要占用大约8字节的内存，一台48GB内存的机器，如果分配了24GB共享内存，则每个进程的页表大小为(24G/4k)×8=48MB，如果服务器连接上500个进程，页表的大小将是500×48=24GB。这会立刻把机器上所有内存吃光，因而会产生很大的问题。当然并不是每个新连接一连接上来，后面进程的页表就会马上分配48MB，当进程需要建立逻辑地址与物理地址之间的关系时才会分配，所以进程占用的页表空间是缓慢增加的，但最终还是可能会占用很大的页表内存。
要查看是否存在这个问题，可以使用如下命令来检查页表的大小：
cat /proc/meminfo |grep PageTables
如果发现页表的大小不是几十兆，而是达到了1GB以上，就说明数据库存在此问题。
PostgreSQL 9.4版本开始支持大页，打开大页的方法是设置参数“huge_pages”，命令如下：
huge_pages = try
操作系统中大页的设置项在/etc/sysctl.conf中，命令如下：
vm.nr_hugepages=10240
上例表示设置了大小为10240*2MB的内存，即大约为20GB内存。使用如下命令让该设置生效：
sysctl -p
cat /proc/sys/vm/nr_hugepages
最后还有一个需要注意的问题，即Linux中还有一个透明大页（Transparent Hugepage），即Linux自动进行大小页的转换和自动管理，但目前在Redhat 7.X/CentOS 7.X下该功能会带来性能的抖动或下降，通常建议关闭透明大页，关闭方法如下：
grubby --update-kernel=ALL --args="transparent_hugepage=never
VACUUM中的优化
访问在共享内存中的数据块数×vacuum_cost_page_hit+访问在磁盘上的数据块数×vacuum_cost_page_miss+修改干净的在磁盘中的数据块数×vacuum_cost_page_dirty这些参数的意义如下：
- vacuum_cost_page_hit：VACUUM访问的数据块在共享内存中的代价值，默认为“1”。
- vacuum_cost_page_miss：VACUUM访问的数据块不在共享内存中的代价值，默认为“10”。
- vacuum_cost_page_dirty：VACUUM改变一个非脏数据块为脏数据块的代价值，默认为“20”。
要想减少执行VACUUM命令对现有系统的影响，可以把vacuum_cost_delay设置为一个合适的值，命令如下：
osdba=# set vacuum_cost_delay to 1;
SET
osdba=# vacuum;
VACUUM
但有时把vacuum_cost_delay设置为最小值1时，VACCUM操作的执行效率还是太低，这是因为默认的vacuum_cost_limit值太小，vacuum_cost_limit默认是“200”，如果是SSD硬盘可以把该值设置为“10000”，如果是一般带缓存的硬件Raid卡输出的机械硬盘，设置为1000～2000比较合适。
对于自动VACUUM即AutoVacuum，也有一组与上面类似的参数来实现相同的功能。
- autovacuum_vacuum_cost_delay：PostgreSQL 12及以上版本默认是“2ms”，而PostgreSQL 11及之前版本默认值是“20ms”，20ms这个值通常太大了，改成2ms比较合适。
- autovacuum_vacuum_cost_limit：默认值是“-1”，即使用vacuum_cost_limit的值，前面讲过，通常此默认值会较低，如果是SSD硬盘可以把该值设置为“10000”，如果是一般带缓存的硬件Raid卡输出的机械硬盘，则设置为1000～2000比较合适。我们可以看到这些参数前都加了“autovacuum_”。还有一个参数可用于指定启动AutoVacuum的work进程的多少，即autovacuum_max_workers，默认值为“3”。当发现来不及AutoVacuum时，可以把此参数值调得大一些。
通常一张表变更的行数超过一定的阈值时，AutoVacuum才会对这张表做VACUUM，该阈值的计算公式如下：
autovacuum_vacuum_scale_factor×表上记录数+autovacuum_vacuum_threshold
公式中的各参数说明如下。
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autovacuum_vacuum_threshold：当表上发生变化的行数至少达到此参数值时，才可能让AutoVacuum对其进行VACUUM，（这里说“可能”是因为还有另一个参数“autovacuum_vacuum_scale_factor”同时控制VACUUM的执行条件），默认值为“50”。也可以在表上单独设置此参数，让不同的表有不同的配置。
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autovacuum_vacuum_scale_factor：触发VACUUM的第二个阈值条件。调整这两个参数的值可以改变AutoVacuum的工作量，从而提升性能。对于一些大表，autovacuum_vacuum_scale_factor设置为“50”有一些小了，可以在大表上单独设置一个较大的值，如“90”，命令如下
alter table big_table set (autovacuum_vacuum_threshold=90,toast.autovacuum_vacuum_threshold=90);
配置的最佳实践
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禁止SELinux
SELinux的限制很多，为了操作方便，我们会关闭SELinux，关闭的方法是修改/etc/selinux/config：
SELINUX=disabled getenforce -
关闭防火墙
systemctl stop iptables systemctl disable iptables systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld -
ulimit的配置
* soft nofile 65536 * hard nofile 65536 * soft nproc 131072 * hard nproc 131072 * soft memlock -1 * hard memlock -1 -
XFS文件系统的配置
/dev/sde /data xfs nodev,discard,noatime,inode64,allocsize=16m 0 -
设备的I/O调度策略设置
grubby --update-kernel=ALL --args="elevator=deadline" -
设置内存大页
grubby --update-kernel=ALL --args="transparent_hugepage=never"设置页面大小为1GB的大页共32GB，命令如下
grubby --update-kernel=ALL --args="default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=32" -
sysctl.conf的配置
vm.swappiness=0 vm.overcommit_memory=2 vm.overcommit_ratio=85 vm.dirty_background_ratio=1 vm.dirty_ratio=2 kernel.shmmax = 274877906944 kernel.shmall = 67108864 kernel.sem=20 13000 20 650 kernel.sysrq = 1 kernel.core_uses_pid = 1 kernel.msgmnb = 65536 kernel.msgmax = 65536 kernel.msgmni = 2048 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 net.ipv4.ip_forward = 0 net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096 net.ipv4.conf.all.arp_filter = 1 net.ipv4.ip_local_port_range = 1025 65535 net.core.netdev_max_backlog = 10000 net.core.rmem_max = 2097152 net.core.wmem_max = 2097152 net.core.somaxconn = 2048上面的一些重要配置项的说明如下。
- vm.swappiness=0：让操作系统尽量不要使用SWAP。对于数据库主机来说，尽量不使用SWAP能获得更好的性能。
- vm.overcommit_memory=2：将此参数设置为“2”是为了防止OOM。此参数的默认值是“0”，0表示程序分配的内存可以大于实际拥有的物理内存，因为分配内存时，只是分配的虚拟内存，还没有实际分配物理内存。如果分配的总虚拟内存超过物理内存，当所有的程序都马上要使用内存，而物理内存不够时，操作系统只能kill掉一些程序，释放一些内存才能保证其他程序继续运行，这就出现了OOM Kill。如果OOM杀掉的是PostgreSQL数据库的进程，数据库就会宕机。OOM本质上是内存“超售”导致的。如果把该参数设置成“2”，再配合下面的参数vm.overcommit_ratio就可以避免OOM。当此参数配置为“2”时，程序分配内存时，如果内核发现分配的内存超过了限制，则会直接报错，而不会到内存不够用时再kill掉占内存大的进程。如果此参数设置为“2”，内存不够时，PostgreSQL数据库只是无法建立新连接，而不会发生OOM Kill，这就安全了很多。内核认为能允许分配内存的最大值是总共的物理内存×vm.overcommit_ratio%+SWAP空间。我们这台机器的内存是256GB，SWAP空间是32GB，256×0.85+32=249.6GB，算出来的结果没有超过总内存，这是安全的。所以当把该参数设置为“2”时，还需要根据总内存和SWAP空间的大小，设置合理的vm.overcommit_ratio的参数值。
- vm.overcommit_ratio=85：见上面的描述。
- vm.dirty_background_ratio=1：是一个百分比，默认值是“10%”，当文件系统的缓存中保存的脏页数超过总内存的这个百分比时，开始后台刷脏数据。默认值太大，当内存中有大量的脏数据时，会产生很大的性能抖动。为了保证系统的稳定性，建议把该值设置成一个较小的值。
- vm.dirty_ratio=2：与上一参数类似，只是前台刷脏页的百分比，默认值是“20%”，也太大，建议设置成“1%”。
- kernel.shmmax=274877906944：设置成与总内存一样。
- kernel.shmall=67108864：设置成总内存的页面数。
- kernel.sem=20 13000 20 650：12.5.1节中已介绍过这个参数
数据库参数配置
listen_addresses = '*' # what IP address(es) to listen on;
port = 5432 # (change requires restart)
max_connections = 3000 # (change requires restart)
superuser_reserved_connections = 10 # (change requires restart)
tcp_keepalives_idle = 5 # TCP_KEEPIDLE, in seconds;
tcp_keepalives_interval = 5 # TCP_KEEPINTVL, in seconds;
tcp_keepalives_count = 3 # TCP_KEEPCNT;
shared_buffers = 32GB
huge_pages = on
# you actively intend to use prepared transactions.
work_mem = 4MB
maintenance_work_mem = 128MB
autovacuum_work_mem = 256MB
wal_writer_delay = 10ms
max_wal_size = 50GB
min_wal_size = 40GB
checkpoint_timeout = 15min
max_locks_per_transaction =256
checkpoint_completion_target = 0.9 # checkpoint target duration, 0.0 - 1.0
effective_cache_size = 256GB
log_destination = 'csvlog' # Valid values are combinations of
logging_collector = on # Enable capturing of stderr and csvlog
log_directory = 'pg_log' # directory where log files are written,
log_truncate_on_rotation = on # If on, an existing log file with the
log_rotation_age=3d
log_rotation_size=100MB
autovacuum = on # Enable autovacuum subprocess? 'on'
log_autovacuum_min_duration = 0
autovacuum_max_workers = 10 # max number of autovacuum subprocesses
autovacuum_naptime = 1min # time between autovacuum runs
autovacuum_vacuum_threshold = 500 # min number of row updates before vacuum
autovacuum_analyze_threshold = 500 # min number of row updates before analyze
autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.2 # fraction of table size before vacuum
autovacuum_analyze_scale_factor = 0.1 # fraction of table size before analyze
autovacuum_vacuum_cost_delay = 2ms # autovacuum_vacuum_cost_delay
autovacuum_vacuum_cost_limit = 5000 # default vacuum cost limit
wal_compression = on
lock_timeout=600000
statement_timeout=3600000
log_min_error_statement=error
log_min_duration_statement=5s
temp_file_limit=20G #控制临时表空间size
vacuum_cost_limit = 5000 #sas 盘2000,SSD为10000
vacuum_cost_delay = 2ms
checkpoint_completion_target=0.9
random_page_cost = 1.1
log_checkpoints =on
log_statement = 'ddl'
idle_in_transaction_session_timeout = 600000 # 自动清理 idle session
track_io_timing = on
track_functions = all
shared_preload_libraries = 'pg_stat_statements'
track_activity_query_size = 2048
pg_stat_statements.max = 10000
pg_stat_statements.track = all
pg_stat_statements.track_utility = off
pg_stat_statements.save = on
archive_mode = 'on'
archive_command = '/usr/bin/true'
一些重要配置项的说明如下。
- 配置了TCP的keepalive选项，tcp_keepalives_idle、tcp_keepalives_interval、tcp_keepalives_count，让一些已出问题的网络连接能尽快结束。
- shared_buffers=32GB：需要与大页内存配置保持一致。
- huge_pages=on：从默认值“try”改为“on”，这样会强制保证数据使用大页内存，如果操作系统配置的大页有问题，则数据库无法启动，这样可以快速发现问题。
- max_wal_size=50GB：指定WAL日志的空间上限。保证WAL不会占用太多的空间。
- min_wal_size=40GB：该值通常不要设置得太小，容易导致Standby失效。
- checkpoint_timeout=15min：保证能及时发生Checkponit。
- autovacuum_max_workers=10：worker设置得多一些，可以保证AutoVacuum能尽快地完成。
- autovacuum_vacuum_cost_delay=2ms：为防止AutoVacuum对系统产生太大冲击，AutoVacuum每完成一定的工作量，就休眠2ms再重新开始工作。
- autovacuum_vacuum_cost_limit=5000：因为是SSD，所以建议把该值设置得高一些。
- vacuum_cost_limit=5000：因为是SSD，所以建议把该值设置得高一些。
- vacuum_cost_delay=2ms：为防止Vacuum对系统产生冲击，Vacuum每完成一定的工作量后，休眠2ms再开始工作。
- log_destination=‘csvlog’：设置成csv格式，便于分析日志。
- lock_timeout=600000：当锁超过600秒时，则放弃锁，防止长时间持有锁。如果你有长时间的DDL或DML语句操作，请根据实际情况把该参数值改大。
- statement_timeout=3600000：允许SQL最多运行1小时，请根据实际情况调整此参数。
- idle_in_transaction_session_timeout=600000：清理长时间（10分钟）的idle的事务连接，请根据实际情况调整此参数。
- archive_mode=‘on’：打开归档。
- archive_command=‘/usr/bin/true’：这里虽然设置了，但设置的是一个无用的命令，主要是因为修改archive_mode需要重启数据库服务器，而修改archive_command不需要重启数据库服务器。所以先配置一个无用的命令“/usr/bin/true”，等真正需要归档时，再把archive_command设置成实际的归档命令，这样就不需要重启机器了。
- random_page_cost=1.1：因为是SSD，将该值调小，以便于执行计划尽量走索引，而不走全表扫描。
- shared_preload_libraries=‘pg_stat_statements’：pg_stat_statements插件可以监控SQL的执行时间等性能统计数据，最好装上。