Datenbankleistung mit dem Datenträger-Cache beschleunigen

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Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie das Laufwerk-Caching in AlloyDB Omni bereitstellen, einrichten und verwenden, um die Leistung Ihrer AlloyDB Omni-Installation zu steigern.

Zusätzlich zu den standardmäßigen gemeinsam genutzten In-Memory-Puffern von PostgreSQL ermöglicht der AlloyDB Omni-Festplatten-Cache das Speichern von Puffern auf schnellen Speichermedien wie Solid-State-Laufwerken (SSDs). Durch das Zwischenspeichern auf dem Laufwerk wird der Datenabruf in AlloyDB Omni-Installationen mit Datenverzeichnissen auf langsameren Speichermedien beschleunigt.

Wie die freigegebenen Puffer von PostgreSQL ist der AlloyDB Omni-Laufwerk-Cache nicht persistent. Das bedeutet, dass die im Cache gespeicherten Daten beim Neustart verloren gehen.

Standardmäßig verwendet der AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache den gesamten vom Dateisystem gemeldeten Speicher. Mit dem Parameter omni_disk_cache_file_size können Sie die Menge an Speicherplatz definieren, die für das Zwischenspeichern von Daten reserviert ist.

AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache aktivieren

Die Schritte, die Sie zum Aktivieren des Laufwerk-Cache für AlloyDB Omni ausführen müssen, hängen davon ab, ob Sie AlloyDB Omni in einem Container oder in einem Kubernetes-Cluster ausführen.

Laufwerke bereitstellen und ein Dateisystem erstellen

Für den AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache erstellen Sie ein Dateisystem auf einer oder mehreren Festplatten und stellen es in einem Container mit AlloyDB Omni bereit. Außerdem können Sie Dienstprogramme wie mdadm oder lvm verwenden, um die Kapazität mit mehreren Festplatten zu bündeln und ein beliebiges Dateisystem zu verwenden.

Die folgenden Schritte zeigen, wie Sie lvm und ext4 auf einer Ubuntu Compute Engine-Instanz mit NVMe-SSDs verwenden.

  1. Erstellen Sie eine Volume-Gruppe aus allen verfügbaren physischen Geräten:

      nvme_prefix="STORAGE_PREFIX"
  nvme_list=$(ls "$nvme_prefix"*)
  sudo vgcreate VOLUME_GROUP ${nvme_list}

    Ersetzen Sie Folgendes:

    • STORAGE_PREFIX: Das Präfix des Pfads der lokalen Ziellaufwerke, die über die NVMe-Schnittstelle (Nonvolatile Memory Express) an eine VM angehängt sind. Auf Google Cloudbeginnen die NVMe-Gerätepfade beispielsweise immer mit /dev/nvme0n.
    • VOLUME_GROUP: Der Name einer Volumegruppe, in der Ihre SSDs kombiniert sind, z. B. omni-disk-cache-volume.

  2. Verwenden Sie den folgenden Befehl, um ein logisches Volume aus der freien Kapazität der Volumegruppe aus dem vorherigen Schritt zu erstellen:

      sudo lvcreate -n LOGICAL_VOLUME -l 100%FREE VOLUME_GROUP

    Ersetzen Sie LOGICAL_VOLUME durch den Namen eines logischen Volumes, das vom LVM als Partition behandelt wird, z. B. omni_disk_cache_device.

  3. Erstellen Sie das ext4-Dateisystem auf dem logischen Volume. Bei Bedarf können Sie andere ext4-Optionen angeben, die der Datensicherheit unterliegen. 
      sudo mkfs.ext4 /dev/VOLUME_GROUP/LOGICAL_VOLUME

  4. Verwenden Sie den folgenden Befehl, um ein Verzeichnis als Bereitstellungspunkt auf dem Hostcomputer zu erstellen und das Dateisystem bereitzustellen:

      sudo mkdir /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY
  sudo mount /dev/VOLUME_GROUP/LOGICAL_VOLUME /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY

    Ersetzen Sie OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY durch den Namen des Verzeichnisses oder einen Pfad zu dem Verzeichnis, das als Bereitstellungspunkt dient, z. B. omni_disk_cache_directory.

Cacheverzeichnis in AlloyDB Omni einbinden

Bevor Sie den Laufwerk-Cache für AlloyDB Omni aktivieren, das in einem Container ausgeführt wird, müssen Sie das Cache-Verzeichnis in AlloyDB Omni einbinden.

Informationen zur Installation von AlloyDB Omni über ein Docker-Image und zur Anpassung finden Sie unter AlloyDB Omni-Installation anpassen.

Verwenden Sie den folgenden Befehl, um OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY in Ihrem Docker-Container mit AlloyDB Omni bereitzustellen:

Docker

      sudo docker run --name CONTAINER_NAME \
        -e POSTGRES_PASSWORD=PASSWORD \
        -e PGDATA=/var/lib/postgresql/data/pgdata \
        -v DATA_DIR:/var/lib/postgresql/data \
        -v /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY:/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER \
        -d google/alloydbomni

Ersetzen Sie Folgendes:

  • CONTAINER_NAME: Der Name, der dem neuen AlloyDB Omni-Container zugewiesen werden soll, z. B. my-omni.
  • PASSWORD: Das Passwort für den PostgreSQL-Datenbank-Root-Administrator.
  • DATA_DIR: Der Dateisystempfad, den AlloyDB Omni für sein Datenverzeichnis verwenden soll.
  • CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER: Das Cacheverzeichnis im AlloyDB Omni-Container, das dem Bereitstellungspunkt auf dem Hostcomputer zugeordnet ist, z. B. basierend auf dem Wert des Cacheverzeichnisses im Container entweder /omni_disk_cache_directory, ähnlich wie OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY, oder /disk/cache/inside/container.

Podman

      podman run --name CONTAINER_NAME \
        -e POSTGRES_PASSWORD=PASSWORD \
        -e PGDATA=/var/lib/postgresql/data/pgdata \
        -v DATA_DIR:/var/lib/postgresql/data \
        -v /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY:/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER \
        -d docker.io/google/alloydbomni

Ersetzen Sie Folgendes:

  • CONTAINER_NAME: Der Name, der dem neuen AlloyDB Omni-Container zugewiesen werden soll, z. B. my-omni.
  • PASSWORD: Das Passwort für den PostgreSQL-Datenbank-Root-Administrator.
  • CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER: Das Cacheverzeichnis im AlloyDB Omni-Container, das dem Bereitstellungspunkt auf dem Hostcomputer zugeordnet ist, z. B. basierend auf dem Wert des Cacheverzeichnisses im Container entweder /omni_disk_cache_directory, ähnlich wie OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY, oder /disk/cache/inside/container.

Verwenden Sie die folgenden Befehle, um dem eingebundenen OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY vollständige Zugriffsrechte zu gewähren:

Docker 

  sudo docker exec -it CONTAINER_NAME chown postgres:postgres /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER
  sudo docker exec -it CONTAINER_NAME chmod -R a+rw  /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER

Podman 

  sudo podman exec -it CONTAINER_NAME chown postgres:postgres /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER
  sudo podman exec -it CONTAINER_NAME chmod -R a+rw  /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER

AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache für AlloyDB Omni aktivieren, das in einem Container ausgeführt wird

Wenn Sie den AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache für Ihre Datenbank aktivieren möchten, legen Sie die entsprechenden GUC-Parameter (Grand Unified Configuration) fest, nachdem Sie dafür gesorgt haben, dass das eingebundene Cache-Verzeichnis aus dem Docker-Container heraus zugänglich ist.

  1. Verwenden Sie den folgenden Befehl, um als Superuser eine Verbindung zur containerisierten AlloyDB Omni-Datenbank herzustellen:

    Docker

          sudo docker exec -it CONTAINER_NAME psql -h localhost -U postgres

    Podman

          sudo podman exec -it CONTAINER_NAME psql -h localhost -U postgres

  2. Verwenden Sie die folgenden Befehle in der AlloyDB Omni-Datenbank, um die Werte der Parameter festzulegen:

            alter system set omni_disk_cache_enabled=on;
        alter system set omni_disk_cache_directory='/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER';

  3. Standardmäßig verwendet AlloyDB Omni den gesamten verfügbaren Speicherplatz im Dateisystem. Bei Bedarf können Sie den Standardwert mit dem Parameter omni_disk_cache_file_size überschreiben.

          alter system set omni_disk_cache_file_size=SIZE_IN_MB;

  4. Damit die Änderungen an den Parametern für die Cachekonfiguration wirksam werden, starten Sie den Container mit AlloyDB Omni neu:

    Docker

          sudo docker restart CONTAINER_NAME

    Podman

          sudo podman restart CONTAINER_NAME

Laufwerk-Cache-Konfiguration prüfen

Nachdem Sie den AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache aktiviert haben, prüfen Sie, ob auf den Laufwerks-Cache zugegriffen wird. Überwachen Sie dazu die Lese- und Schreibaktivitäten auf den Laufwerken mit verfügbaren Dienstprogrammen wie iotop oder iostat.

Außerdem können Sie prüfen, ob der AlloyDB Omni-Laufwerks-Cache geöffnet ist.

Verwenden Sie den folgenden Befehl, um die Konfiguration des Festplatten-Cache für AlloyDB Omni zu prüfen.

Docker 

sudo docker logs CONTAINER_NAME 2>&1 | grep "opened omni disk cache"

Podman 

sudo podman logs CONTAINER_NAME 2>&1 | grep "opened omni disk cache"

Wenn das Festplatten-Caching richtig konfiguriert ist, wird die Meldung Successfully opened omni disk cache ... in den Logs angezeigt.

Nächste Schritte