PostgreSQL LIST、RANGE 表分區(qū)的實(shí)現(xiàn)方案

更新時(shí)間：2021年01月06日 11:48:31 作者：將臣三代

這篇文章主要介紹了PostgreSQL LIST、RANGE 表分區(qū)的實(shí)現(xiàn)方案，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

簡(jiǎn) 介

PG分區(qū)：就是把邏輯上的一個(gè)大表分割成物理上的幾塊。

分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)

1. 某些類型的查詢性能得到提升

2. 更新的性能也可以得到提升，因?yàn)槟硥K的索引要比在整個(gè)數(shù)據(jù)集上的索引要小。

3. 批量刪除可以通過(guò)簡(jiǎn)單的刪除某個(gè)分區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4. 可以將很少用的數(shù)據(jù)移動(dòng)到便宜的、轉(zhuǎn)速慢的存儲(chǔ)介質(zhì)上。

分區(qū)實(shí)現(xiàn)原理

10.x版本之前PG表分區(qū)的實(shí)現(xiàn)原理：PG中是通過(guò)表的繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)的，建立一個(gè)主表，里面是空的，然后每個(gè)分區(qū)去繼承它。無(wú)論何時(shí)，該主表里面都必須是空的

官網(wǎng)建議：只有當(dāng)表本身大小超過(guò)了機(jī)器物理內(nèi)存的實(shí)際大小時(shí)，才考慮分區(qū)。

原分區(qū)用法

以繼承表的方式實(shí)現(xiàn)：

create table tbl( a int, b varchar(10) ); 
create table tbl_1 ( check ( a <= 1000 ) ) INHERITS (tbl); 
create table tbl_2 ( check ( a <= 10000 and a >1000 ) ) INHERITS (tbl);
create table tbl_3 ( check ( a <= 100000 and a >10000 ) ) INHERITS (tbl);

再通過(guò)創(chuàng)建觸發(fā)器或者規(guī)則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)，只需要向子表插入數(shù)據(jù)則會(huì)自動(dòng)分配到子表中

CREATE OR REPLACE FUNCTION tbl_part_tg() 
RETURNS TRIGGER AS $$ 
BEGIN 
 IF ( NEW. a <= 1000 ) THEN 
 INSERT INTO tbl_1 VALUES (NEW.*); 
 ELSIF ( NEW. a > 1000 and NEW.a <= 10000 ) THEN 
 INSERT INTO tbl_2 VALUES (NEW.*); 
 ELSIF ( NEW. a > 10000 and NEW.a <= 100000 ) THEN 
 INSERT INTO tbl_3 VALUES (NEW.*); 
 ELSIF ( NEW. a > 100000 and NEW.a <= 1000000 ) THEN 
 INSERT INTO tbl_4 VALUES (NEW.*); 
 ELSE RAISE EXCEPTION 'data out of range!'; 
 END IF;
 RETURN NULL; 
END;
 $$ 
LANGUAGE plpgsql; 
CREATE TRIGGER insert_tbl_part_tg
  BEFORE INSERT ON tbl 
FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE tbl_part_tg();

分區(qū)創(chuàng)建成功

如何實(shí)現(xiàn)分區(qū)過(guò)濾？

對(duì)于分區(qū)表來(lái)說(shuō)，如果有50個(gè)分區(qū)表，對(duì)于某個(gè)條件的值如果能確定，那么很可能直接過(guò)濾掉49個(gè)分區(qū)，大大提高掃描速度，當(dāng)然分區(qū)表也能放在不同的物理盤(pán)上，提高IO速度。

對(duì)于查詢是怎么實(shí)現(xiàn)分區(qū)表過(guò)濾呢？

約束排除是否使用約束排除通過(guò)postgresql.conf中參數(shù)constraint_exclusion 來(lái)控制，

只有三個(gè)值

 constraint_exclusion = on

on:所有情況都會(huì)進(jìn)行約束排除檢查

off:關(guān)閉，所有約束都不生效

partition：對(duì)分區(qū)表或者繼承表進(jìn)行約束排查，默認(rèn)為partition

如：

select *from tbl where a = 12345;

首先找到主表tbl，然后通過(guò)tbl找到它的子表，找到后再對(duì)再拿著謂詞條件a = 12345對(duì)一個(gè)個(gè)子表約束進(jìn)行檢查，不符合條件表就去掉不掃描，實(shí)現(xiàn)分區(qū)表過(guò)濾，下面簡(jiǎn)單介紹下約束排除源碼邏輯。

如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)?

基于規(guī)則的話，會(huì)在查詢重寫(xiě)階段按時(shí)替換規(guī)則生成新的插入語(yǔ)句，基于觸發(fā)器會(huì)在insert主表前觸發(fā)另外一個(gè)insert操作，這兩個(gè)邏輯都比較簡(jiǎn)單，相關(guān)代碼不再介紹。

錯(cuò)誤描述：在新建分區(qū)主表時(shí)提示以下錯(cuò)誤信息

錯(cuò)誤原因：在本地postgresql.conf 配置了 search_path = ‘$user' ,所以在使用的時(shí)候需要先創(chuàng)建當(dāng)前用戶對(duì)應(yīng)的schema,如果不存在，則會(huì)提示錯(cuò)誤

解決方法：在創(chuàng)建表時(shí)指定創(chuàng)建的schemal,即可成功。

PostgreSQL 10.x LIST分區(qū)方案

postgres=# CREATE TABLE list_parted (
postgres(# a int
postgres(# ) PARTITION BY LIST (a);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE part_1 PARTITION OF list_parted FOR VALUES IN (1);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE part_2 PARTITION OF list_parted FOR VALUES IN (2);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE part_3 PARTITION OF list_parted FOR VALUES IN (3);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE part_4 PARTITION OF list_parted FOR VALUES IN (4);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE part_5 PARTITION OF list_parted FOR VALUES IN (5);
CREATE TABLE
postgres=#
postgres=# insert into list_parted values(32); --faled
ERROR: no partition of relation "list_parted" found for row
DETAIL: Failing row contains (32).
postgres=# insert into part_1 values(1);
INSERT 0 1
postgres=# insert into part_1 values(2);--faled
ERROR: new row for relation "part_1" violates partition constraint
DETAIL: Failing row contains (2).
postgres=# explain select *from list_parted where a =1;
       QUERY PLAN
-----------------------------------------------------------------
 Append (cost=0.00..41.88 rows=14 width=4)
 -> Seq Scan on list_parted (cost=0.00..0.00 rows=1 width=4)
   Filter: (a = 1)
 -> Seq Scan on part_1 (cost=0.00..41.88 rows=13 width=4)
   Filter: (a = 1)
(5 rows)

上面是LIST分區(qū)表，建表是先建主表，再建子表，子表以 PARTITION OF 方式說(shuō)明和主表關(guān)系，約束條件應(yīng)該就是后面的in里面。

Explain 執(zhí)行sql解析計(jì)劃

cost：數(shù)據(jù)庫(kù)自定義的消耗單位，通過(guò)統(tǒng)計(jì)信息來(lái)估計(jì)SQL消耗。（查詢分析是根據(jù)analyze的固執(zhí)生成的，生成之后按照這個(gè)查詢計(jì)劃執(zhí)行，執(zhí)行過(guò)程中analyze是不會(huì)變的。所以如果估值和真是情況差別較大，就會(huì)影響查詢計(jì)劃的生成。）

rows：根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息估計(jì)SQL返回結(jié)果集的行數(shù)。

width：返回結(jié)果集每一行的長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度值是根據(jù)pg_statistic表中的統(tǒng)計(jì)信息來(lái)計(jì)算的。

PostgreSQL 10.x RANGE分區(qū)

創(chuàng)建RANGE分區(qū)

postgres=# CREATE TABLE range_parted (
postgres(# a int
postgres(# ) PARTITION BY RANGE (a);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE range_parted1 PARTITION OF range_parted FOR VALUES from (1) TO (1000);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE range_parted2 PARTITION OF range_parted FOR VALUES FROM (1000) TO (10000);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE TABLE range_parted3 PARTITION OF range_parted FOR VALUES FROM (10000) TO (100000);
CREATE TABLE
postgres=#
postgres=# insert into range_parted1 values(343);
INSERT 0 1
postgres=#
postgres=# explain select *from range_parted where a=32425;
        QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------
 Append (cost=0.00..41.88 rows=14 width=4)
 -> Seq Scan on range_parted (cost=0.00..0.00 rows=1 width=4)
   Filter: (a = 32425)
 -> Seq Scan on range_parted3 (cost=0.00..41.88 rows=13 width=4)
   Filter: (a = 32425)
(5 rows)
postgres=# set constraint_exclusion = off;
SET
postgres=# explain select *from range_parted where a=32425;
        QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------
 Append (cost=0.00..125.63 rows=40 width=4)
 -> Seq Scan on range_parted (cost=0.00..0.00 rows=1 width=4)
   Filter: (a = 32425)
 -> Seq Scan on range_parted1 (cost=0.00..41.88 rows=13 width=4)
   Filter: (a = 32425)
 -> Seq Scan on range_parted2 (cost=0.00..41.88 rows=13 width=4)
   Filter: (a = 32425)
 -> Seq Scan on range_parted3 (cost=0.00..41.88 rows=13 width=4)
   Filter: (a = 32425)
(9 rows)

上述操作中的 a的取值范圍為【0，1000）即插入值若為1000邊界值，則會(huì)保存在第二個(gè)分區(qū)表中和LIST差不多，就是語(yǔ)法略有不同，范圍表值是一個(gè)連續(xù)的范圍，LIST表是單點(diǎn)或多點(diǎn)的集合。

從上面例子可以看到，顯然還是走的約束排除過(guò)濾子表的方式。

constraint_exclusion = “on ,off,partition ”; 該參數(shù)為postgresql.conf中的參數(shù)

on 表示所有的查詢都會(huì)執(zhí)行約束排除

off 關(guān)閉，所有的查詢都不會(huì)執(zhí)行約束排除

partition :表示只對(duì)分區(qū)的表進(jìn)行約束排除

分區(qū)列的類型必須支持btree索引接口(幾乎涵蓋所有類型, 后面會(huì)說(shuō)到檢查方法)。

更新后的數(shù)據(jù)如果超出了所在分區(qū)的范圍，則會(huì)報(bào)錯(cuò)

PostgreSQL 分區(qū)注意事項(xiàng)

語(yǔ)法

1、創(chuàng)建主表

[ PARTITION BY { RANGE | LIST } ( { column_name | ( expression ) } [ COLLATE collation ] [ opclass ] [, ... ] ) ]

2、創(chuàng)建分區(qū)

PARTITION OF parent_table [ ( 
 { column_name [ column_constraint [ ... ] ] 
 | table_constraint } 
 [, ... ] 
) ] FOR VALUES partition_bound_spec 
and partition_bound_spec is: 
{ IN ( expression [, ...] ) -- list分區(qū) 
 | 
 FROM ( { expression | UNBOUNDED } [, ...] ) TO ( { expression | UNBOUNDED } [, ...] ) } -- range分區(qū), unbounded表示無(wú)限小或無(wú)限大

語(yǔ)法解釋

partition by 指定分區(qū)表的類型range或list指定分區(qū)列，或表達(dá)式作為分區(qū)鍵。

range分區(qū)表鍵：支持指定多列、或多表達(dá)式，支持混合（鍵，非表達(dá)式中的列，會(huì)自動(dòng)添加not null的約束）

list分區(qū)表鍵：支持單個(gè)列、或單個(gè)表達(dá)式

分區(qū)鍵必須有對(duì)應(yīng)的btree索引方法的ops(可以查看系統(tǒng)表得到)

select typname from pg_type where oid in (select opcintype from pg_opclass);

主表不會(huì)有任何數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)分區(qū)規(guī)則進(jìn)入對(duì)應(yīng)的分區(qū)表

如果插入數(shù)據(jù)時(shí)，分區(qū)鍵的值沒(méi)有匹配的分區(qū)，會(huì)報(bào)錯(cuò)

不支持全局的unique, primary key, exclude, foreign key約束，只能在對(duì)應(yīng)的分區(qū)建立這些約束

分區(qū)表和主表的列數(shù)量，定義必須完全一致，（包括OID也必須一致，要么都有，要么都沒(méi)有）

可以為分區(qū)表的列單獨(dú)增加Default值，或約束。

用戶還可以對(duì)分區(qū)表增加表級(jí)約束

如果新增的分區(qū)表check約束，名字與主表的約束名一致，則約束內(nèi)容必須與主表一致

當(dāng)用戶往主表插入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，記錄被自動(dòng)路由到對(duì)應(yīng)的分區(qū)，如果沒(méi)有合適的分區(qū)，則報(bào)錯(cuò)

如果更新數(shù)據(jù)，并且更新后的KEY導(dǎo)致數(shù)據(jù)需要移動(dòng)到另一分區(qū)，則會(huì)報(bào)錯(cuò)，（意思是分區(qū)鍵可以更新，但是不支持更新后的數(shù)據(jù)移出到別的分區(qū)表）

修改主表的字段名，字段類型時(shí)，會(huì)自動(dòng)同時(shí)修改所有的分區(qū)

TRUNCATE 主表時(shí)，會(huì)清除所有繼承表分區(qū)的記錄（如果有多級(jí)分區(qū)，則會(huì)一直清除到所有的直接和間接繼承的分區(qū)）

如果要清除單個(gè)分區(qū)，請(qǐng)對(duì)分區(qū)進(jìn)行操作

如果要?jiǎng)h除分區(qū)表，可以使用DROP TABLE的DDL語(yǔ)句，注意這個(gè)操作會(huì)對(duì)主表也加access exclusive lock。

補(bǔ)充：對(duì)PostgreSQL語(yǔ)法分析中 targetlist 的理解

在 gram.y 中:

simple_select:                
      SELECT  opt_distinct  target_list          
      into_clause   from_clause   where_clause          
      group_clause   having_clause  window_clause          
        {        
          SelectStmt *n = makeNode(SelectStmt);      
          n->distinctClause = $2;      
          n->targetList = $3;      
          n->intoClause = $4;      
          n->fromClause = $5;      
          n->whereClause = $6;      
          n->groupClause = $7;      
          n->havingClause = $8;      
          n->windowClause = $9;      
          $$ = (Node *)n;      
        }        
……

把它修改一下，增加：

simple_select:                
      SELECT  opt_distinct  target_list          
      into_clause   from_clause   where_clause          
      group_clause   having_clause  window_clause          
        {        
          SelectStmt *n = makeNode(SelectStmt);      
          n->distinctClause = $2;      
          n->targetList = $3;      
          n->intoClause = $4;      
          n->fromClause = $5;      
          n->whereClause = $6;      
          n->groupClause = $7;      
          n->havingClause = $8;      
          n->windowClause = $9;      
          $$ = (Node *)n;
          fprintf(stderr,"length of list: %d\n", n->targetList->length);      
        }      
……

psql 中執(zhí)行：