綜合指南：postgresql shared buffers

本文主要針對下面問題詳述PG的共享內存：PG中需要給共享內存分配多少內存？為什么？

非常奇怪，為什么我的RDS PG需要使用系統(tǒng)RAM的25％，而Aurora的PG卻需要分配75％？

理解PG中的共享內存及操作系統(tǒng)的緩存

首先提出個問題：PG中的bgwriter進程是干什么的？

如果回答是將臟頁刷到磁盤的，那這就錯了。他僅僅將臟頁刷寫到操作系統(tǒng)的緩存，然后由操作系統(tǒng)調用sync將操作系統(tǒng)緩存刷寫到磁盤。有點迷惑？那么接著我們說道說道。

由于PG輕量的特性，他高度依賴操作系統(tǒng)緩存，通過操作系統(tǒng)感知文件系統(tǒng)、磁盤布局以及讀寫數(shù)據(jù)文件。下圖幫助了解數(shù)據(jù)如何在磁盤和共享緩存之間流動。

因此當發(fā)起“select ＊from emp”時，數(shù)據(jù)會加載到操作系統(tǒng)緩存然后才到shared buffer。同樣當將臟頁向磁盤刷寫時，也是先到操作系統(tǒng)緩存，然后由操作系統(tǒng)調用fsync（）將操作系統(tǒng)緩存中數(shù)據(jù)持久化到磁盤。這樣PG實際上由兩份數(shù)據(jù)，看起來有些浪費空間，但是操作系統(tǒng)緩存是一個簡單的LRU而不是數(shù)據(jù)庫優(yōu)化的clock sweep algorithm。一旦在shared＿buffers中命中，那么讀就不會下沉到操作系統(tǒng)緩存。如果shared buffer和操作系統(tǒng)緩存有相同頁，操作系統(tǒng)緩存中的頁很快會被驅逐替換。

我能影響操作系統(tǒng)的fsync將臟頁刷回磁盤嗎？

當然，通過postgresql．conf中參數(shù)bgwriter＿flush＿after，該參數(shù)整型，默認512KB。當后臺寫進程寫了這么多數(shù)據(jù)時，會強制OS發(fā)起sync將cache中數(shù)據(jù)刷到底層存儲。這樣會限制內核頁緩存中的臟數(shù)據(jù)數(shù)量，從而減小checkpoint時間或者后臺大批量寫回數(shù)據(jù)的時間。

不僅僅時bgwriter，即使checkpoint進程和用戶進程也從shared buffer刷寫臟頁到OS cache。可以通過checkpoint＿flush＿after影響checkpoint進程的fsync，通過backend＿flush＿after影響后臺進程的fsync。

如果給OS cache很小值會怎么樣？

正如上文所述，一旦頁被標記為臟，他就會刷寫到操作系統(tǒng)緩存。操作系統(tǒng)可以更加自由地根據(jù)傳入的流量進行IO調度。如果OS cache太小，則無法重新對write進行排序從而優(yōu)化IO。這對于寫操作頻繁的工作負載尤為重要，所以操作系統(tǒng)緩存大學也很重要。

如果給shared buffer很小值會怎么樣？

數(shù)據(jù)庫操作都在shared buffer，所以最好為shared buffer分配足夠空間。

建議值多大？

PG推薦系統(tǒng)內存的25％給shared buffer，當然可以根據(jù)環(huán)境進行調整。

如果查看shared buffer中內容？

PG的buffer cache擴展可以幫助實時查看shared buffer中內容。從shared＿buffers中采集信息保存到pg＿buffercache表中：

create extension pg＿buffercache；

安裝好后，執(zhí)行下面查詢查看內容：

SELECT c．relname

， pg＿size＿pretty（count（＊） ＊ 8192） as buffered

， round（100．0 ＊ count（＊） ／ （ SELECT setting FROM pg＿settings WHERE name＝＇shared＿buffers＇）：：integer，1） AS buffers＿percent

， round（100．0 ＊ count（＊） ＊ 8192 ／ pg＿relation＿size（c．oid），1） AS percent＿of＿relation

FROM pg＿class c

INNER JOIN pg＿buffercache b ON b．relfilenode ＝ c．relfilenode

INNER JOIN pg＿database d ON （b．reldatabase ＝ d．oid AND d．datname ＝ current＿database（））

WHERE pg＿relation＿size（c．oid） ＞ 0

GROUP BY c．oid， c．relname

ORDER BY 3 DESC

LIMIT 10；

輸出：

postgres＝＃ SELECT c．relname  postgres－＃   ，  pg＿size＿pretty（count（＊） ＊ 8192） as buffered  postgres－＃   ， round（100．0 ＊  count（＊） ／ （ SELECT setting FROM pg＿settings WHERE  name＝＇shared＿buffers＇）：：integer，1） AS buffers＿percent  postgres－＃   ， round（100．0 ＊  count（＊） ＊ 8192 ／ pg＿relation＿size（c．oid），1） AS percent＿of＿relation  postgres－＃  FROM pg＿class c  postgres－＃  INNER JOIN  pg＿buffercache b ON b．relfilenode ＝ c．relfilenode  postgres－＃  INNER JOIN  pg＿database d ON （b．reldatabase ＝ d．oid AND d．datname ＝ current＿database（））  postgres－＃  WHERE  pg＿relation＿size（c．oid） ＞ 0  postgres－＃  GROUP BY c．oid，  c．relname  postgres－＃  ORDER BY 3 DESC  postgres－＃  LIMIT 10；            relname          ｜  buffered  ｜  buffers＿percent ｜ percent＿of＿relation  －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－   pg＿operator                ｜ 80 kB      ｜              0．1 ｜                71．4   pg＿depend＿reference＿index  ｜ 96 kB      ｜              0．1 ｜                27．9   pg＿am                      ｜ 8192 bytes ｜              0．0 ｜                100．0   pg＿amproc                  ｜ 24 kB      ｜              0．0 ｜                100．0   pg＿cast                    ｜ 8192 bytes ｜              0．0 ｜                50．0   pg＿depend                  ｜ 64 kB      ｜              0．0 ｜                14．0   pg＿index                  ｜  32 kB      ｜              0．0 ｜                100．0   pg＿description            ｜  40 kB      ｜              0．0 ｜                14．3   pg＿language                ｜ 8192 bytes ｜              0．0 ｜                100．0   pg＿amop                    ｜ 40 kB      ｜              0．0 ｜                83．3  （10 rows）
如何感知數(shù)據(jù)到達操作系統(tǒng)緩存層？

需要安裝包pgfincore：

As root user：      export PATH＝／usr／local／pgsql／bin：＄PATH ／／Set  the path to point pg＿config．  tar －xvf pgfincore－v1．1．1．tar．gz   cd pgfincore－1．1．1   make clean   make   make install      Now connect to PG and run below command  postgres＝＃ CREATE EXTENSION pgfincore；

執(zhí)行下面命令：

select c．relname，pg＿size＿pretty（count（＊） ＊ 8192） as pg＿buffered，
 round（100．0 ＊ count（＊） ／
（select setting
from pg＿settings
where name＝＇shared＿buffers＇）：：integer，1）
as pgbuffer＿percent，
round（100．0＊count（＊）＊8192 ／ pg＿table＿size（c．oid），1） as percent＿of＿relation，
（ select round（ sum（pages＿mem） ＊ 4 ／1024，0 ）
from pgfincore（c．relname：：text） ）
as os＿cache＿MB ，
round（100 ＊ （
select sum（pages＿mem）＊4096
from pgfincore（c．relname：：text） ）／ pg＿table＿size（c．oid），1）
as os＿cache＿percent＿of＿relation，
pg＿size＿pretty（pg＿table＿size（c．oid）） as rel＿size
from pg＿class c
inner join pg＿buffercache b on b．relfilenode＝c．relfilenode
inner join pg＿database d on （b．reldatabase＝d．oid and d．datname＝current＿database（）
and c．relnamespace＝（select oid from pg＿namespace where nspname＝＇public＇））
group by c．oid，c．relname
order by 3 desc limit 30；
輸出：
relname ｜pg＿buffered｜pgbuffer＿per｜per＿of＿relation｜os＿cache＿mb｜os＿cache＿per＿of＿relation｜rel＿size
－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－
emp ｜ 4091 MB ｜ 99．9 ｜ 49．3 ｜ 7643 ｜ 92．1 ｜ 8301 MB

pg＿buffered表示PG buffer cache中有多少數(shù)據(jù)，pgbuffer＿percent表示pg＿buffered／total＿buffer＿size＊100。os＿cache＿mb表示OS cache中緩存多少。我們的表emp有8301MB數(shù)據(jù)，92％數(shù)據(jù)在OS cache，49．3％在shared buffers，大約50％的數(shù)據(jù)是冗余的。

為什么Aurora PG推薦75％的內存給shared buffer？

Aurora不使用文件系統(tǒng)緩存，因此可以提升shared＿buffers大小以提升性能。最佳實踐值為75％。Work＿mem、maintenance＿work＿mem和其他本地內存不是shared buffer的一部分。如果應用請求大量客戶端連接，或需要大量work＿mem時，需要將這個值調小。