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

如需为容器中的 AlloyDB Omni 启用磁盘缓存，请按照以下步骤操作。

预配磁盘并创建文件系统

对于 AlloyDB Omni 磁盘缓存，您可在一个或多个磁盘上创建文件系统，并将其装载到具有 AlloyDB Omni 的容器中。此外，您还可以使用 mdadm 或 lvm 等实用程序，通过多个磁盘共用容量并使用任何文件系统。

以下步骤演示了如何在使用 NVMe SSD 的 Ubuntu Compute Engine 实例上使用 lvm 和 ext4。

  1. 通过所有可用的实体设备创建卷组：

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

    替换以下内容：

    • STORAGE_PREFIX：使用非易失性存储快速通道 (NVMe) 接口挂接到虚拟机的目标本地磁盘路径的前缀，例如在 Google Cloud上，NVMe 设备路径始终以 /dev/nvme0n 开头。
    • VOLUME_GROUP：在其中组合 SSD 的卷组的名称，例如 omni-disk-cache-volume。

  2. 如需通过来自上一步的卷组的可用容量创建逻辑卷，请使用以下命令：

      sudo lvcreate -n LOGICAL_VOLUME -l 100%FREE VOLUME_GROUP

    将 LOGICAL_VOLUME 替换为被 LVM 视为分区的逻辑卷的名称，例如 omni_disk_cache_device。

  3. 在逻辑卷上创建 ext4 文件系统。如果需要，您可以按照数据安全要求指定其他 ext4 选项。 
      sudo mkfs.ext4 /dev/VOLUME_GROUP/LOGICAL_VOLUME

  4. 如需创建用作宿主机上的装载点的目录并装载文件系统，请使用以下命令：

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

    将 OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY 替换为用作装载点的目录的名称或该目录的路径，例如 omni_disk_cache_directory。

在 AlloyDB Omni 中装载缓存目录

在为容器中运行的 AlloyDB Omni 启用磁盘缓存之前，您必须先在 AlloyDB Omni 中装载缓存目录。

如需了解如何从 Docker 映像安装 AlloyDB Omni 并进行自定义，请参阅自定义 AlloyDB Omni 安装。

如需在运行 AlloyDB Omni 的 Docker 容器中装载 OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY，请使用以下命令：

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

替换以下内容：

  • CONTAINER_NAME：为新 AlloyDB Omni 容器分配的名称，例如 my-omni。
  • PASSWORD：PostgreSQL 数据库根管理员的密码。
  • DATA_DIR：您希望 AlloyDB Omni 用于其数据目录的文件系统路径。
  • CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER：AlloyDB Omni 容器中映射到宿主机上装载点的缓存目录，例如根据容器中缓存目录的值，可能是 /omni_disk_cache_directory（类似于 OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY）或 /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

替换以下内容：

  • CONTAINER_NAME：为新 AlloyDB Omni 容器分配的名称，例如 my-omni。
  • PASSWORD：PostgreSQL 数据库根管理员的密码。
  • CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER：AlloyDB Omni 容器中映射到宿主机上装载点的缓存目录，例如根据容器中缓存目录的值，可能是 /omni_disk_cache_directory（类似于 OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY）或 /disk/cache/inside/container。

如需授予针对已装载 OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY 的完整访问权限，请使用以下命令：

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

启用 AlloyDB Omni 磁盘缓存

如需为数据库启用 AlloyDB Omni 磁盘缓存，请先确保可以从 Docker 容器内访问已装载的缓存目录，然后设置相应的全局统一配置 (GUC) 参数。

  1. 如需以超级用户身份连接到容器化 AlloyDB Omni 数据库，请使用以下命令：

    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. 如需设置参数的值，请在 AlloyDB Omni 数据库中使用以下命令：

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

  3. 默认情况下，AlloyDB Omni 会使用文件系统中的所有可用空间。如果需要，您可以使用 omni_disk_cache_file_size 参数替换默认值。

          alter system set omni_disk_cache_file_size=SIZE_IN_MB;

  4. 如需使缓存配置参数更改生效，请重启运行 AlloyDB Omni 的容器。

    Docker

          sudo docker restart CONTAINER_NAME

    Podman

          sudo podman restart CONTAINER_NAME

验证磁盘缓存配置

启用 AlloyDB Omni 磁盘缓存后，可使用 iotop 或 iostat 等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。

如需验证容器中 AlloyDB Omni 的磁盘缓存配置，请按照以下步骤操作：

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"

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

后续步骤