PostgreSQL 查询成本模型

摘要:PostgreSQL是一个自由的对象-关系数据库服务器(数据库管理系统),被业界誉为“最先进的开源数据库”,本文作者以代码实例说明了如何计算和评估PostgreSQL查询成本,以下是译文。

数据库查询速度如果太慢会从很多方面损害机构,比如可能会损害一些优秀应用程序的声誉,因为数据库查询速度过慢,造成后台处理速度慢得令人痛苦,并大幅增加基础设施的成本。作为一名经验丰富的Web开发人员,了解数据层的优化策略是绝对必要的。

这里写图片描述

在本文中,我们将探讨PostgreSQL的成本模型,如何了解explain命令(关于explain命令可参见这篇文章)的输出,最重要的是如何利用这些模型数据来提高应用程序的吞吐量。

使用PostgreSQL Explain 命令

在应用程序中部署一个新的查询语句之前,最好通过PostgreSQL中的 explain中的命令来运行它,以评估新查询对应用系统性能的影响。

以一个示例数据库表开始,来说明explain命令的用法。这个表存有一百万条数据记录。

假设需要用一个给定的id来查找一个用户名,但是在部署新的查询代码之前,要评估这个查询操作的成本。运行一个explain语句来做相关查询:

在上面的例子中有很多的输出,但是可以得到它的要点。为了运行这个查询,PostgreSQL计划启动两个并行的工作进程(workers)。每个工作进程将在表上进行顺序扫描,最后,收集器合并来自两个工作进程的结果。

在本文中,重点介绍上面输出的cost以及PostgreSQL如何计算它。

为了简化成本探索,运行上面的查询,但限制可并行的工作进程数量为0。

这有点简单。在只有单CPU内核的情况下,评估成本是17906

成本值背后的数学

在PostgreSQL中,成本或惩罚点大多是一个抽象的概念。PostgreSQL可以执行查询的方式很多,而PostgreSQL总是选择最低成本值的执行规划。

计算成本,PostgreSQL首先查看表的字节数大小。接下来看看用户表的大小。

PostgreSQL会为每个要依次读取的块添加成本点。如果知道每个块都包含了8kb,那么就可以计算从表中读取的顺序块的成本值。

现在,已经知道块的数量,找出PostgreSQL为每个块读取分配多少个成本点。

换句话说,PostgreSQL为每个块分配一个成本点。这就需要 5406个成本点从表中读取数据。

从磁盘读取值并不是PostgreSQL需要做的。它必须将这些值发送给CPU并应用一个WHERE子句过滤。对于这个计算来说,如下的两个值非常有趣。

现在,用所有的值来计算在explain 语句中得到的值。

索引和PostgreSQL成本模型

索引在数据库工程师的生活中很可能仍然是最重要的话题。添加索引是否可以降低SELECT语句的成本呢?通过下面的例子来找出答案。

首先,在users表中添加一个索引:

观察一下新索引的查询规划。

成本函数显著下降。索引扫描的计算比顺序扫描的计算要复杂一些。它由两个阶段组成。

PostgreSQL会考虑random_page_costcpu_index_tuple_cost 变量,并返回一个基于索引树的高度的值。

对于实际的计算,请考虑阅读成本指数计算器的源代码。

工作进程的成本

PostgreSQL可以启动并行的工作进程(worker)来执行查询。但是,开启一个新的工作进程,性能会受到影响。

为了计算使用并行工作进程的成本,PostgreSQL使用 parallel_tuple_cost这个命令,它定义了从一个工作进程传送元组到另一个工作进程的成本,parallel_setup_cost命令意味着启动一个新的工作进程(worker)的成本,以下是查询示例。

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最新评论
  • airman33   2017/12/22

    期待下一篇有更具体的案例,例如各种Join以及各种索引,还有如何根据Explain来优化SQL

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