100TB级, 日增量1TB(100亿), OLTP OLAP混合场景数据库设计方向
标签
PostgreSQL , LLVM , JIT , 并行 , 列存储 , GPU , 向量计算 , HLL , 流计算 , OSS对象存储结合
背景
总量100TB，日增量1TB(日增约100亿记录)左右。这样的体量应该可以覆盖目前绝大多数企业的数据库体量。
提到100TB级别，OLTP和OLAP的混合场景，大家可能会想到Oracle的一体机extradata，没错Oracle在这方面做得确实是非常棒的，但是价格也是很漂亮的。
Oracle主要通过几个方面来提升它在这个级别的性能：
共享存储+RAC架构，同时提升OLTP和OLAP的扩展能力，（OLTP：多个业务可以分配到多个主机上，但是需要注意数据库维护缓存一致性带来的性能下降问题，所以通常不同的主机访问不同的数据块是较好的设计），（OLAP：同一条SQL可以使用单机CPU多核甚至多个主机的CPU计算能力）。
列存储，提升OLAP的性能。
内部使用IB互联，解决了网络瓶颈的问题。
在单纯的OLAP数据库方面，代表作有Greenplum, TeraData, AsterData等MPP数据库，比如GPDB就可以利用廉价的x86达到及其好的AP性能，我记得很多年前用6台4万左右的x86搭建的GPDB集群，以性能逾10倍多的差异干掉了2台IBM p570顶配的Oracle RAC。
回到主题，开源界有没有应对OLTP+OLAP场景的数据库呢？
大多数开源数据库选择了分而治之(sharding)的路线，因为大多数开源数据库单机做不到像Oracle那么好的性能。
然而，sharding要做到体验和单机一样是非常困难的，包括分布式事务，全局一致性，全局时间点恢复，跨节点JOIN，节点间数据交换，数据重分布，扩容，窗口查询，聚合下推等都是巨大的调整。目前还没有哪个sharding技术敢说体验和单机一样，（通常sharding为了实现的便利，会阉割掉大量单机下面的功能）。
其二，要支持OLAP其实仅仅sharding是不够的，还有大量的SQL兼容性的工作（例如多维分析、多表JOIN、窗口查询、递归查询、科学计算等等）。
个人认为目前体验做得最好的sharding应该属Greenplum了，但是也仅仅局限在纯OLAP方面。
开源数据库如果不走sharding路线，能稳定的扛住100TB+, 日增量1TB(日增约100亿记录)的OLTP OLAP混合场景吗？
PostgreSQL 100TB+, 日增量1TB的OLTP OLAP混合场景数据库设计
从单机聊起
以10万左右的 32Core + SSD 单机为例，聊一下单机能做到什么样的性能。
单机OLTP性能如何? TPC-C
tpc-c是OLTP的工业测试标准之一，商业数据库，硬件厂商大都会用TPC-C的测试结果来彰显自己的性能。
PostgreSQL TPC-C在单机的一组测试数据(warehouses=3000, terminals=256)如下，（这组测试数据是机器上有其他混合应用时的测试数据，还有较大的提升空间，到120万tpmC应该没有问题。）。
《数据库界的华山论剑 tpc.org》
08:54:57,345 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,348 [main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
08:54:57,348 [main] INFO jTPCC : Term-00, BenchmarkSQL v5.0
08:54:57,348 [main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
08:54:57,348 [main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2003, Raul Barbosa
08:54:57,349 [main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2004-2016, Denis Lussier
08:54:57,350 [main] INFO jTPCC : Term-00, (c) 2016, Jan Wieck
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, db=postgres
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, driver=org.postgresql.Driver
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, conn=jdbc:postgresql://xxx.xxx.xxx.xxx:1921/db0
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, user=benchmarksql
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, warehouses=3000
08:54:57,351 [main] INFO jTPCC : Term-00, terminals=256
08:54:57,353 [main] INFO jTPCC : Term-00, runMins=30
08:54:57,353 [main] INFO jTPCC : Term-00, limitTxnsPerMin=0
08:54:57,353 [main] INFO jTPCC : Term-00, terminalWarehouseFixed=false
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, newOrderWeight=45
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, paymentWeight=43
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, orderStatusWeight=4
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, deliveryWeight=4
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, stockLevelWeight=4
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, resultDirectory=null
08:54:57,354 [main] INFO jTPCC : Term-00, osCollectorScript=null
08:54:57,355 [main] INFO jTPCC : Term-00,
08:54:57,439 [main] INFO jTPCC : Term-00, C value for C_LAST during load: 223
08:54:57,440 [main] INFO jTPCC : Term-00, C value for C_LAST this run: 138
08:54:57,440 [main] INFO jTPCC : Term-00,
09:24:58,011 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00,
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00,
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00, Measured tpmC (NewOrders) = 380234.68
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00, Measured tpmTOTAL = 844858.82
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00, Session Start = 2017-01-27 08:54:57
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00, Session End = 2017-01-27 09:24:58
09:24:58,012 [Thread-46] INFO jTPCC : Term-00, Transaction Count = 25346862
PostgreSQL的优化器完备（例如成熟的CBO体系，丰富的NODE运算方法等），在线事务处理能力方面，性能卓越。
AGG_HASHED:
AGG_MIXED:
AGG_PLAIN:
AGG_SORTED:
JOIN_ANTI:
JOIN_FULL:
JOIN_INNER:
JOIN_LEFT:
JOIN_RIGHT:
JOIN_SEMI:
T_Agg:
T_Append:
T_BitmapAnd:
T_BitmapHeapScan:
T_BitmapIndexScan:
T_BitmapOr:
T_CteScan:
T_CustomScan:
T_ForeignScan:
T_FunctionScan:
T_Gather:
T_GatherMerge:
T_Group:
T_Hash:
T_HashJoin:
T_IndexOnlyScan:
T_IndexScan:
T_Limit:
T_LockRows:
T_Material:
T_MergeAppend:
T_MergeJoin:
T_ModifyTable:
T_NamedTuplestoreScan:
T_NestLoop:
T_ProjectSet:
T_RecursiveUnion:
T_Result:
T_SampleScan:
T_SeqScan:
T_SetOp:
T_Sort:
T_SubqueryScan:
T_TableFuncScan:
T_TidScan:
T_Unique:
T_ValuesScan:
T_WindowAgg:
T_WorkTableScan:
单机OLAP性能如何? TPC-H
tpc-h是OLA的工业测试标准之一，有大量的JOIN，GROUP等大运算量的操作。大多数的商业AP数据库会以tpc-h测试结果来彰显自己的性能。
测试使用这个github: https://github.com/digoal/gp_tpch
1、PostgreSQL 10 1TB TPC-H在单机的一组测试数据(SF=1000，即1TB的量)。
这组测试非常具有代表意义，例如用户每天新增1TB的数据增量，对增量进行统计，生成报表。
PG 10 分区表的并行度目前不支持alter设置，需要UPDATE PG_CLASS,例如
update pg_class set reloptions =array['parallel_workers=32'] where relname ~ 'lineitem' and relkind='r';
update pg_class set reloptions =array['parallel_workers=32'] where relname ~ 'orders' and relkind='r';
从这组数据来看，日增量1TB的场景中，仅仅使用现有特性，PG已可以应付其OLAP需求。
2、另外，在同一主机上，测了一组deepgreen的性能，1TB TPC-H跑完约1小时。（deepgreen是一个完全兼容Greenplum的MPP数据库，在列存储、SQL优化器、JIT、向量计算方面有大幅增强）。
deepgreen tpch explain result
为什么要测deepgreen？前面说了在OLAP性能方面，Greenplum已经远超Oracle。而Deepgreen的性能已在Greenplum之上。我们可以将deepgreen作为一个标杆（DP实际上也是基于PG开发的MPP版本），PostgreSQL将来在经过增强后OLAP方面有可能达到甚至超过DP的性能。
如果PostgreSQL能达到DP的水平，超过Oracle自然没问题（没有对比就没有伤害，读者可以试试同样数据量的Oracle性能）。
（PostgreSQL 10目前仅使用了JIT、多核并行、OP复用、分区表、哈希聚合、哈希分组 等若干对OLAP场景有较大性能提升的技术手段，还有列存储、向量计算、appendscan并行等手段可以使用，预计至少还有10倍左右的性能提升空间。）
100TB+, 日增量超过1TB后 - PostgreSQL 黑科技
除了PG 10已经具备的 JIT，多核并行、OP复用、分区表、哈希聚合、哈希分组，等OLAP场景黑科技，PostgreSQL还有哪些黑科技可用来大幅提升单机OLAP场景的性能？
1、JIT
LLVM增强，目前PG 10已整合了JIT框架，但是要支持更多的算子。
2、向量化
目前有一个PG插件，可以实现PG的向量计算。
已支持的向量计算类型如下
下面是一组使用向量化技术后的性能提升数据。
postgres=# \d customer
Unlogged table "public.customer"
Column | Type | Collation | Nullable | Default
--------------+------------------------+-----------+----------+---------------------------------------------
c_custkey | bigint | | not null | nextval('customer_c_custkey_seq'::regclass)
c_name | character varying(25) | | |
c_address | character varying(40) | | |
c_nationkey | bigint | | not null |
c_phone | character(15) | | |
c_acctbal | double precision | | |
c_mktsegment | character(10) | | |
c_comment | character varying(117) | | |
postgres=# create unlogged table vops_customer (c_custkey vops_int8, c_nationkey vops_int8, c_acctbal vops_float8);
CREATE TABLE
postgres=# select populate(destination := 'vops_customer', source := 'customer');
populate
-----------
150000000
(1 row)
postgres=# create unlogged table c as select c_custkey,c_nationkey,c_acctbal from customer;
SELECT 150000000
测试时确保数据均在shared buffer中.
使用向量化前，56秒。
postgres=# select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),count(*) from c;
sum | avg | min | max | sum | avg | min | max | sum | min | max | avg | count
-------------------+-----------------------+-----+-----------+------------+---------------------+-----+-----+-----------------+---------+---------+------------------+-----------
11250000075000000 | 75000000.500000000000 | 1 | 150000000 | 1800117761 | 12.0007850733333333 | 0 | 24 | 675048124067.72 | -999.99 | 9999.99 | 4500.32082711813 | 150000000
(1 row)
Time: 55972.494 ms (00:55.972)
postgres=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),count(*) from c;
QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Aggregate (cost=7330421.81..7330421.82 rows=1 width=200) (actual time=57319.855..57319.855 rows=1 loops=1)
Output: sum(c_custkey), avg(c_custkey), min(c_custkey), max(c_custkey), sum(c_nationkey), avg(c_nationkey), min(c_nationkey), max(c_nationkey), sum(c_acctbal), min(c_acctbal), max(c_acctbal), avg(c_acctbal), count(*)
Buffers: shared hit=955415
-> Seq Scan on public.c (cost=0.00..2455416.60 rows=150000160 width=24) (actual time=0.012..14185.622 rows=150000000 loops=1)
Output: c_custkey, c_nationkey, c_acctbal
Buffers: shared hit=955415
Planning time: 0.068 ms
Execution time: 57319.926 ms
(8 rows)
Time: 57320.443 ms (00:57.320)
使用向量化后，10秒。
postgres=# select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),countall(*) from vops_customer;
sum | avg | min | max | sum | avg | min | max | sum | min | max | avg | countall
-------------------+------------------+-----+-----------+------------+------------------+-----+-----+-----------------+---------+---------+------------------+-----------
11250000075000000 | 75000000.4473924 | 1 | 150000000 | 1800117761 | 12.0007850733333 | 0 | 24 | 675048124067.72 | -999.99 | 9999.99 | 4500.32082711813 | 150000000
(1 row)
Time: 9785.634 ms (00:09.786)
postgres=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),countall(*) from vops_customer;
QUERY PLAN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Aggregate (cost=568359.38..568359.39 rows=1 width=104) (actual time=9707.393..9707.393 rows=1 loops=1)
Output: sum(c_custkey), avg(c_custkey), min(c_custkey), max(c_custkey), sum(c_nationkey), avg(c_nationkey), min(c_nationkey), max(c_nationkey), sum(c_acctbal), min(c_acctbal), max(c_acctbal), avg(c_acctbal), countall(*)
Buffers: shared hit=468750
-> Seq Scan on public.vops_customer (cost=0.00..492187.50 rows=2343750 width=1584) (actual time=0.008..842.816 rows=2343750 loops=1)
Output: c_custkey, c_nationkey, c_acctbal
Buffers: shared hit=468750
Planning time: 0.073 ms
Execution time: 9707.461 ms
(8 rows)
Time: 9709.400 ms (00:09.709)
PG 10采样向量化插件提升了N倍性能，叠加并行化，甚至可以超过DP的性能。
使用向量化除了性能本身的提升，还可以更好的压缩数据。
非向量化存储
postgres=# \dt+ c
List of relations
Schema | Name | Type | Owner | Size | Description
--------+------+-------+----------+---------+-------------
public | c | table | postgres | 7464 MB |
(1 row)
向量化存储
postgres=# \dt+ vops_customer
List of relations
Schema | Name | Type | Owner | Size | Description
--------+---------------+-------+----------+---------+-------------
public | vops_customer | table | postgres | 3663 MB |
(1 row)
并行叠加向量计算的效果测试。
PG 10: 439毫秒。
postgres=# set max_parallel_workers_per_gather =48;
SET
postgres=# alter table vops_customer set (parallel_workers =48);
ALTER TABLE
postgres=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),countall(*) from vops_customer;
Finalize Aggregate (cost=470827.14..470827.15 rows=1 width=104) (actual time=315.794..315.794 rows=1 loops=1)
Output: sum(c_custkey), avg(c_custkey), min(c_custkey), max(c_custkey), sum(c_nationkey), avg(c_nationkey), min(c_nationkey), max(c_nationkey), sum(c_acctbal), min(c_acctbal), max(c_acctbal), avg(c_acctbal), countall(*)
Buffers: shared hit=476862
-> Gather (cost=470825.20..470825.21 rows=48 width=176) (actual time=315.483..315.770 rows=49 loops=1)
Output: (PARTIAL sum(c_custkey)), (PARTIAL avg(c_custkey)), (PARTIAL min(c_custkey)), (PARTIAL max(c_custkey)), (PARTIAL sum(c_nationkey)), (PARTIAL avg(c_nationkey)), (PARTIAL min(c_nationkey)), (PARTIAL max(c_nationkey)), (PAR
TIAL sum(c_acctbal)), (PARTIAL min(c_acctbal)), (PARTIAL max(c_acctbal)), (PARTIAL avg(c_acctbal)), (PARTIAL countall(*))
Workers Planned: 48
Workers Launched: 48
Buffers: shared hit=476862
-> Partial Aggregate (cost=470825.20..470825.21 rows=1 width=176) (actual time=300.421..300.421 rows=1 loops=49)
Output: PARTIAL sum(c_custkey), PARTIAL avg(c_custkey), PARTIAL min(c_custkey), PARTIAL max(c_custkey), PARTIAL sum(c_nationkey), PARTIAL avg(c_nationkey), PARTIAL min(c_nationkey), PARTIAL max(c_nationkey), PARTIAL sum(c_
acctbal), PARTIAL min(c_acctbal), PARTIAL max(c_acctbal), PARTIAL avg(c_acctbal), PARTIAL countall(*)
Buffers: shared hit=468750
Worker 0: actual time=286.534..286.534 rows=1 loops=1
Buffers: shared hit=8616
......
Worker 46: actual time=310.345..310.345 rows=1 loops=1
Buffers: shared hit=9389
Worker 47: actual time=310.727..310.727 rows=1 loops=1
Buffers: shared hit=9280
......
-> Parallel Seq Scan on public.vops_customer (cost=0.00..469238.28 rows=48828 width=1584) (actual time=0.017..114.654 rows=47832 loops=49)
Output: c_custkey, c_nationkey, c_acctbal
Buffers: shared hit=468750
Worker 0: actual time=0.021..107.447 rows=43080 loops=1
Buffers: shared hit=8616
Worker 1: actual time=0.019..109.747 rows=42325 loops=1
......
Worker 47: actual time=0.018..119.142 rows=46400 loops=1
Buffers: shared hit=9280
Planning time: 0.135 ms
Execution time: 439.027 ms
(208 rows)
相对应的deepgreen测试如下: 532毫秒.
postgres=# select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),count(*) from customer;
sum | avg | min | max | sum | avg | min | max | sum | min | max | avg | count
-------------------+------------+-----+-----------+------------+------------------+-----+-----+------------------+---------+---------+------------------+-----------
11250000075000000 | 75000000.5 | 1 | 150000000 | 1800117761 | 12.0007850733333 | 0 | 24 | 675048124068.057 | -999.99 | 9999.99 | 4500.32082712038 | 150000000
(1 row)
Time: 531.973 ms
postgres=# explain analyze select sum(c_custkey),avg(c_custkey),min(c_custkey),max(c_custkey),sum(c_nationkey),avg(c_nationkey),min(c_nationkey),max(c_nationkey),sum(c_acctbal),min(c_acctbal),max(c_acctbal),avg(c_acctbal),count(*) from customer;
QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Aggregate (cost=7151025.61..7151025.62 rows=1 width=200)
Rows out: 1 rows with 0.001 ms to first row, 330 ms to end, start offset by 1.624 ms.
-> Gather Motion 48:1 (slice1; segments: 48) (cost=7151025.03..7151025.53 rows=1 width=224)
Rows out: 48 rows at destination with 458 ms to end, start offset by 1.625 ms.
-> Aggregate (cost=7151025.03..7151025.04 rows=1 width=224)
Rows out: Avg 1.0 rows x 48 workers. Max 1 rows (seg0) with 0.002 ms to first row, 471 ms to end, start offset by 4.299 ms.
-> Append-only Columnar Scan on customer (cost=0.00..2276025.00 rows=3125000 width=24)
Rows out: 0 rows (seg0) with 57 ms to end, start offset by 71 ms.
Slice statistics:
(slice0) Executor memory: 443K bytes.
(slice1) Executor memory: 18722K bytes avg x 48 workers, 18722K bytes max (seg0).
Statement statistics:
Memory used: 128000K bytes
Settings: optimizer=off
Optimizer status: legacy query optimizer
Total runtime: 789.744 ms
(16 rows)
Time: 791.114 ms
PG 10 多核+向量计算组合后，已和Deepgreen的分析性能持平甚至略好。（要知道测试中，PG10 还没有使用正儿八经的列式存储呢，还有提升的潜力。）
PostgreSQL VOPS guide
PostgreSQL VOPS 向量计算中文guide
3、多核并行
目前PG已支持大多数NODE的多核并行，例如SEQ SCAN，INDEX SCAN，HASH AGG，SORT等。将来会支持更多的NODE。
比如将要支持 APPEND 并行，那么多个分区表(或者多个继承表、多个外部表、以及union查询)都可以并行扫描，理论上这个FEATURE加上后，性能和开源版本Greenplum应该可以对齐。
同时还需要提供一种绕过OS PAGE CACHE的数据扫描方法，比如DIO，在OLAP场景会非常有用。（例如突然发起一个大量数据的查询请求，不至于把CACHE打乱。）
4、列存储
目前PG内置的是行存储，要支持列存储，可以安装列存储插件，例如IMCS插件，CSTORE插件。
使用列存储，可以提升数据压缩比，同时降低列统计时的数据扫描量和deform开销，提升列统计性能，以及更好的支持向量计算（目前VOPS向量计算通过新增数据类型，批量瓦片式存储来实现，比较别扭）等。
列存插件如下：
https://github.com/knizhnik/imcs
https://github.com/citusdata/cstore_fdw
期待未来的PG版本可以支持列存储。
5、hll
通过hhl插件，可以支持一些估值统计的问题，在用户允许一些误差的情况下，高效率的实现实时的PV,UV等查询需求。例如实时查询APP的uv TOP 10。
hll的插件如下：
https://github.com/citusdata/cstore_fdw
6、GPU
CPU的计算能力有限，通过GPU可以大幅提升OLAP的性能。pg-strom是一个利用PostgreSQL scan api和GPU实现的OLAP加速插件。
https://github.com/pg-strom/devel
JOIN几十张大表毫无压力。
7、读写分离
通过流复制，可以创建PostgreSQL的备库，WAL延迟接近于0。提升数据库集群整体的处理能力。
8、流计算
pipelinedb是基于PostgreSQL开发的一个流计算数据库，正在进行插件化，将来可以作为插件安装到PostgreSQL数据库中。
使用流计算，可以将大量的计算任务分摊到全天，从而减少集中计算的运力需求。集中计算就好像春节放假，大量的人群流动。而流计算就好比城镇化崛起，大家都不外出打工，都在家附近发展，杜绝了节假日的大迁徙。
《流计算风云再起 - PostgreSQL携PipelineDB力挺IoT》
9、冷热存储分离
阿里云的RDS PG与云对象存储OSS无缝结合，实现了数据的分层存储。
https://help.aliyun.com/document_detail/44461.html
存放于OSS的数据，通过OSS_FDW插件，使用外部表进行访问，用户访问PG外部表和访问本地表的SQL语法完全一样，无需修改应用。
存放于OSS的数据，用户不需要对其进行备份因为OSS本身就是多副本存储。从而减轻了数据库备份的开销和成本。
使用OSS，PG实际上相当于实现了无限容量的存储，拓展了单个数据库的存储边界。
存放于OSS的数据，不仅可以给一个PG实例使用，同时还可以给多个实例同时使用，例如可以创建一个RDS实例，对接OSS上的数据，分析师就可以在上面进行分析而不需要消耗在线数据库的资源。
10、类rac架构
这个架构最早由亚马逊Aurora提出，目前已经推出了PG的Aurora版本。
和Oracle RAC一样，都使用共享存储的架构，差别仅仅在于一写多读，Oracle是多写多读。
存储为多副本的设计，可以实现跨可用区的多副本一致性，从而解决了HA、容灾层面的问题，使用一写多读，还解决了读性能扩展的问题。
结合PostgreSQL本身的功能、性能等特性，aurora架构让PG可以覆盖更多的企业场景。
相信会有更多的公司会跟进这样的架构。
11、mpp或sharding
不推荐sharding，因为要牺牲一些功能层面的特性。但是不妨碍社区为了某些特定场景而推出的一些sharding插件。
例如citus插件，自带节点间数据传输，JOIN，透明的数据重分布功能。可以很好的支撑OLAP的横向扩展能力。
https://github.com/citusdata/citus
例如TP方面的sharding，基于fdw的sharding，可以解决TP的横向扩展需求。
《PostgreSQL 10.0 preview sharding增强 - 支持分布式事务》
《PostgreSQL 10.0 preview sharding增强 - pushdown 增强》
《PostgreSQL 10.0 preview sharding增强 - 支持Append节点并行》
《PostgreSQL 10.0 preview sharding增强 - postgres_fdw 多节点异步并行执行》
《PostgreSQL 9.6 sharding based on FDW & pg_pathman》
《PostgreSQL 9.6 sharding + 单元化 (based on postgres_fdw) 最佳实践 - 通用水平分库场景设计与实践》
《PostgreSQL 9.6 单元化,sharding (based on postgres_fdw) - 内核层支持前传》
12、OLAP SQL兼容性
PostgreSQL在OLAP SQL兼容性方面的支持是非常完备的，包括多维分析(grouping sets,cube,rollup,grouping等)，递归查询，窗口查询，多表JOIN，科学计算，机器学习函数 等等。
PostgreSQL vs Oracle 架构对比
比Oracle强的点
开源软件强大之处在于发展非常的迅速，非常的开放。同时PostgreSQL这个产品本身的开源许可、设计很契合开发者，开放了大量的可扩展接口，因此我们可以看到PostgreSQL生态中有特别多的插件，满足各种场景的需求。
相比Oracle，PG有哪些优势？
1、云生态融合，例如OSS_FDW，就是一个数据库和对象存储融合的例子。
2、软件生态融合，例如PL语言，用户可以通过plpython, plR, plCUDA等语言开发存储过程，融合开发者的软件生态。
3、硬件生态融合，例如与GPU结合，让PG拥有更加强大的计算能力。
4、可扩展，通过开放的数据、索引、扫描、操作符、UDF等接口，可以支持更多的用户场景。
比如图像特征值的存储和搜索，通过扩展就能支持，imgsmlr这个插件就是一个代表。
比如基因数据的存储和搜索，通过扩展就能支持，PostBIS这个插件就是一个代表。
比如化学数据的存储和搜索，rdkit。
机器学习插件，madlib。
GIS插件，PostGIS。
时序数据插件，timescaledb。
hll估值插件。
5、流计算，通过pipelineDB，可以实现流式计算。
6、MPP，通过citus插件，可以实现MPP，多机并行计算。
7、llvm, 向量计算等优化手段，在OLAP方面有非常大的性能提升。
需要向Oracle学习的点
类RAC架构，(Aurora PostgreSQL和这种形态非常类似，而且存储层做得更加强大)。
未来的发展方向
《数据库的未来 - HTAP，软件、硬件、云生态的融合》
小结
现如今已不是商业数据库独舞，越来越多的开源产品在崛起，从稳定性、性能、功能各个方面包围商业产品，PostgreSQL 是一个非常典型的代表。
扛起100TB，日增量1TB 级别这个市场的OLTP+OLAP混合场景HTAP的大旗，PostgreSQL 值得拥有。
同时，在云上，用户不再需要担心运维、高可用、备份、扩容、迁移、诊断、监控等问题，用户只管用，云为用户提供贴身服务。云上的PG提供了更多的扩展（包括 与对象存储的无缝结合，内核的优化，增值服务，类RAC架构(越来越多的厂商会跟进aurora形态)等）。
如果用户不想使用云服务，没有关系，在不改内核的情况下，你依旧可以使用目前社区版本提供的这些特性，来满足你的需求（包括流计算、HLL、读写分离、JIT、向量计算、列存储等）。
参考
《数据库界的华山论剑 tpc.org》
《数据库的未来 - HTAP，软件、硬件、云生态的融合》
《PostgreSQL 向量化执行插件(瓦片式实现) 10x提速OLAP》