使用磁盘缓存提升数据库性能

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本页面介绍了如何在 AlloyDB Omni 上预配、设置和使用磁盘缓存，以提高 AlloyDB Omni 安装的性能。

除了标准的 PostgreSQL 内存中共享缓冲区之外，AlloyDB Omni 磁盘缓存还可在固态硬盘 (SSD) 等快速存储空间上启用存储缓冲区。在数据目录位于较慢存储空间中的 AlloyDB Omni 安装中，磁盘缓存可加快数据检索速度。

与 PostgreSQL 共享缓冲区一样，AlloyDB Omni 磁盘缓存也是非永久性的，这意味着缓存的数据会在重启时丢失。

默认情况下，AlloyDB Omni 磁盘缓存会使用文件系统报告的所有存储空间。您可以使用 omni_disk_cache_file_size 参数定义为缓存数据预留的存储空间量。

启用 AlloyDB Omni 磁盘缓存

您为 AlloyDB Omni 启用磁盘缓存的步骤取决于您是在容器中还是在 Kubernetes 集群中运行 AlloyDB Omni。

在通用卷上启用磁盘缓存

您可以使用通用卷启用磁盘缓存。

如需在 AlloyDB Omni Kubernetes 操作器的通用卷上启用磁盘缓存，您需要提前准备永久性卷和 storageClass。

例如，如果您使用 GKE 且尚未准备好永久性卷和 storageClass，请确保在通用卷上启用磁盘缓存之前执行以下操作：

创建具有基于本地 SSD 的存储空间的集群。
使用运行本地卷静态预配工具的第 1 步将卷格式化为 ext4 文件系统。
在存储设备上使用定义永久性存储的 storageClass，为集群中的每个 SSD 手动创建永久性卷。

如需为数据库在通用卷上启用磁盘缓存，请完成以下步骤：

修改数据库集群清单，以将 ultraFastCache 属性添加到 spec 部分的 features 部分：
```
      apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
      kind: DBCluster
      metadata:
        name: CLUSTER_NAME
      spec:
        databaseVersion: "17.5.0"
        primarySpec:
          features:
            ultraFastCache:
              cacheSize: DISK_CACHE_SIZE
              genericVolume:
                storageClass: "STORAGE_CLASS_NAME"
      ...
      
```
替换以下内容：
- DB_CLUSTER_NAME：您的数据库集群的名称。这是您在创建数据库集群时声明的同一个名称。
- DISK_CACHE_SIZE：缓存的大小，例如 100Gi。必须大于 shared_buffers。此字段是可选字段。如果您未指定此字段的值，AlloyDB Omni 会使用磁盘上剩余的所有空间，这适用于容器中的 AlloyDB Omni 和 Kubernetes 集群中的 AlloyDB Omni。
- STORAGE_CLASS_NAME：超快缓存卷的 storage class 的名称，例如 local-storage。
重新应用清单。

在本地卷上启用磁盘缓存

如果您想使用本地卷，则无需创建永久性卷。您可以改用以下优化。

例如，如果您使用 GKE 且尚未准备好永久性卷和 storageClass，请确保在本地卷上启用磁盘缓存之前执行以下操作：

创建具有基于本地 SSD 的存储空间的集群。
使用运行本地卷静态预配工具的第 1 步将卷格式化为 ext4 文件系统。

如需为数据库在本地卷上启用磁盘缓存，请执行以下操作：

修改数据库集群清单，以将 ultraFastCache 属性添加到 spec 部分的 features 部分：
```
    apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
    kind: DBCluster
    metadata:
      name: CLUSTER_NAME
    spec:
      databaseVersion: "17.5.0"
      primarySpec:
        features:
          ultraFastCache:
            cacheSize: DISK_CACHE_SIZE
            localVolume:
              path: "LOCAL_VOLUME_PATH"
              nodeAffinity:
                required:
                  nodeSelectorTerms:
                  - matchExpressions:
                    - key: "LABEL_KEY"
                      operator: "OPERATOR_VALUE"
                      values:
                      - "LABEL_KEY_VALUE"
    ...
      
```
替换以下内容：
- CLUSTER_NAME：您的数据库集群的名称。这是您在创建数据库集群时声明的同一个名称。
- DISK_CACHE_SIZE：缓存的大小，例如 100Gi。必须大于 shared_buffers。此字段是可选字段。如果您未指定此字段的值，AlloyDB Omni 会使用磁盘上剩余的所有空间，这适用于容器中的 AlloyDB Omni 和 Kubernetes 集群中的 AlloyDB Omni。
- STORAGE_CLASS_NAME：存储类别的名称。
- LOCAL_VOLUME_PATH：本地卷的路径，例如 /mnt/disks/raid/0。
- LABEL_KEY：节点的键标签，充当位置指示器，有助于在集群中均匀分布 Pod，例如 cloud.google.com/gke-local-nvme-ssd。
- OPERATOR_VALUE：键与一组值的关系，例如 In。将该参数设置为以下值之一：
  - In：值数组不能为空。
  - NotIn：值数组不能为空。
  - Exists：值数组必须为空。
  - DoesNotExist：值数组必须为空。
  - Gt：值数组必须包含单个元素，该元素会被解释为整数。
  - Lt：值数组必须包含单个元素，该元素会被解释为整数。
- LABEL_KEY_VALUE：标签键的值，例如 true。将该参数设置为字符串值数组，如下所示：
  - 如果运算符为 In 或 NotIn，则值数组不得为空。
  - 如果运算符为 Exists 或 DoesNotExist，则值数组必须为空。
  - 如果运算符为 Gt 或 Lt，则值数组必须包含单个元素，该元素将被解释为整数。
重新应用清单。

在临时卷上启用磁盘缓存

您可以使用 emptyDir 卷启用磁盘缓存，该卷提供直接与 Pod 生命周期相关联的临时存储空间。该卷是在将 Pod 分配给节点时创建的，只要 Pod 在该节点上运行，该卷就会存在。

当 pod 从节点中移除时，emptyDir 中的数据将被永久删除。这种类型的卷适合用作缓存，因为它提供临时快速存储。如果 pod 重新调度，则无需保留缓存中的数据。

如需为数据库在临时卷上启用磁盘缓存，请完成以下步骤：

修改数据库集群清单，以将 ultraFastCache 属性添加到 spec 部分的 features 部分，并指定 emptyDirVolume：
```
      apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
      kind: DBCluster
      metadata:
        name: CLUSTER_NAME
      spec:
        databaseVersion: "17.5.0"
        primarySpec:
          features:
            ultraFastCache:
              cacheSize: DISK_CACHE_SIZE
              emptyDirVolume: {}
        ...
      
```
替换以下内容：
- CLUSTER_NAME：您的数据库集群的名称。这是您在创建数据库集群时声明的同一个名称。
- DISK_CACHE_SIZE：缓存的大小，例如 200Gi。
  重要提示：使用 emptyDir 音量时，您必须指定 cacheSize。如果未提供大小，缓存可能会消耗节点磁盘上的所有可用空间，这可能会导致节点出现问题，因为该磁盘由在该节点上运行的所有 pod 共享。
重新应用清单。

注意：emptyDir 卷不会影响 pod 调度。您必须使用 pod 规范中的节点亲和性规则，确认 pod 调度在由快速存储介质（例如 SSD）支持的节点上。

验证磁盘缓存配置

启用 AlloyDB Omni 磁盘缓存后，可使用 iotop 或 iostat 等可用实用程序监控对磁盘进行的读写活动，以验证是否可以访问磁盘缓存。

此外，您还可以检查 AlloyDB Omni 磁盘缓存是否已打开。

如需验证 AlloyDB Omni 的磁盘缓存配置，请使用以下命令。

  kubectl exec -i $DATABASE_POD -c database -n $DBCLUSTER_NAMESPACE -- cat /obs/diagnostic/postgresql.log | grep "opened omni disk cache"

如果磁盘缓存配置正确，日志中会显示 Successfully opened omni disk cache ... 消息。