PostgreSQL 11 对索引应该足够的分区表进行并行 seq 扫描

Posted 2023-02-15

【中文标题】PostgreSQL 11 对索引应该足够的分区表进行并行 seq 扫描

【英文标题】：PostgreSQL 11 goes for parallel seq scan on partitioned table where index should be enough

【发布时间】：2019-07-18 07:06:28

【问题描述】：

问题是我一直在对一个非常简单的查询进行 seq 扫描，以进行非常简单的设置。我做错了什么？

Windows Server 2016 上的 Postgres 11 配置更改完成：constraint_exclusion = partition 单表分区为 200 个子表，每个分区数千万条记录。 相关字段的索引（假设一个也已分区）

这里是创建语句：

CREATE TABLE A (
    K int NOT NULL,
    X bigint NOT NULL,
    Date timestamp NOT NULL,
    fy smallint NOT NULL,
    fz decimal(18, 8) NOT NULL,
    fw decimal(18, 8) NOT NULL,
    fv decimal(18, 8) NULL,
    PRIMARY KEY (K, X)
) PARTITION BY LIST (K);

CREATE TABLE A_1 PARTITION OF A FOR VALUES IN (1);
CREATE TABLE A_2 PARTITION OF A FOR VALUES IN (2);
...
CREATE TABLE A_200 PARTITION OF A FOR VALUES IN (200);
CREATE TABLE A_Default PARTITION OF A DEFAULT;

CREATE INDEX IX_A_Date ON A (Date);

有问题的查询：

SELECT K, MIN(Date), MAX(Date)
FROM A 
GROUP BY K

这总是会产生一个需要几分钟的序列扫描，而很明显根本不需要表数据，因为 Date 字段已被索引，我只是要求其 B 树的第一个和最后一个叶子。

最初索引在(K, Date) 上，它很快就向我展示了Postgres 在我认为它正在使用的任何查询中都不会尊重一个。(Date) 上的索引对其他查询起到了作用，看起来像Postgres 声称自动分区索引。然而，这个特定的简单查询总是用于 seq 扫描。

任何想法表示赞赏！

更新

查询计划(analyze, buffers)如下：

Finalize GroupAggregate  (cost=4058360.99..4058412.66 rows=200 width=20) (actual time=148448.183..148448.189 rows=5 loops=1)
  Group Key: a_16.k
  Buffers: shared hit=5970 read=548034 dirtied=4851 written=1446
  ->  Gather Merge  (cost=4058360.99..4058407.66 rows=400 width=20) (actual time=148448.166..148463.953 rows=8 loops=1)
    Workers Planned: 2
    Workers Launched: 2
    Buffers: shared hit=5998 read=1919356 dirtied=4865 written=1454
    ->  Sort  (cost=4057360.97..4057361.47 rows=200 width=20) (actual time=148302.271..148302.285 rows=3 loops=3)
        Sort Key: a_16.k
        Sort Method: quicksort  Memory: 25kB
        Worker 0:  Sort Method: quicksort  Memory: 25kB
        Worker 1:  Sort Method: quicksort  Memory: 25kB
        Buffers: shared hit=5998 read=1919356 dirtied=4865 written=1454
        ->  Partial HashAggregate  (cost=4057351.32..4057353.32 rows=200 width=20) (actual time=148302.199..148302.203 rows=3 loops=3)
            Group Key: a_16.k
            Buffers: shared hit=5984 read=1919356 dirtied=4865 written=1454
            ->  Parallel Append  (cost=0.00..3347409.96 rows=94658849 width=12) (actual time=1.678..116664.051 rows=75662243 loops=3)
                Buffers: shared hit=5984 read=1919356 dirtied=4865 written=1454
                ->  Parallel Seq Scan on a_16  (cost=0.00..1302601.32 rows=42870432 width=12) (actual time=0.320..41625.766 rows=34283419 loops=3)
                    Buffers: shared hit=14 read=873883 dirtied=14 written=8
                ->  Parallel Seq Scan on a_19  (cost=0.00..794121.94 rows=26070794 width=12) (actual time=0.603..54017.937 rows=31276617 loops=2)
                    Buffers: shared read=533414
                ->  Parallel Seq Scan on a_20  (cost=0.00..447025.50 rows=14900850 width=12) (actual time=0.347..52866.404 rows=35762000 loops=1)
                    Buffers: shared hit=5964 read=292053 dirtied=4850 written=1446
                ->  Parallel Seq Scan on a_18  (cost=0.00..198330.23 rows=6450422 width=12) (actual time=4.504..27197.706 rows=15481014 loops=1)
                    Buffers: shared read=133826
                ->  Parallel Seq Scan on a_17  (cost=0.00..129272.31 rows=4308631 width=12) (actual time=3.014..18423.307 rows=10340224 loops=1)
                    Buffers: shared hit=6 read=86180 dirtied=1
                ...
                ->  Parallel Seq Scan on a_197  (cost=0.00..14.18 rows=418 width=12) (actual time=0.000..0.000 rows=0 loops=1)
                ->  Parallel Seq Scan on a_198  (cost=0.00..14.18 rows=418 width=12) (actual time=0.001..0.002 rows=0 loops=1)
                ->  Parallel Seq Scan on a_199  (cost=0.00..14.18 rows=418 width=12) (actual time=0.001..0.001 rows=0 loops=1)
                ->  Parallel Seq Scan on a_default  (cost=0.00..14.18 rows=418 width=12) (actual time=0.001..0.002 rows=0 loops=1)
Planning Time: 16.893 ms
Execution Time: 148466.519 ms

更新 2 只是为了避免将来出现“你应该在 (K, Date) 上编制索引”之类的问题：

具有两个索引的查询计划完全相同，分析数量相同，甚至缓冲区命中/读取也几乎相同。

【问题讨论】：

您的查询请求来自所有分区的所有行，因此索引很可能没有帮助。此外，您的索引仅包含 date 列，但不包含 K 列，因此 Postgres 需要使用随机 I/O 为每个 date 值查找 K 值，这很可能比 seq 扫描慢.您可以尝试使用k, date 上的索引。 random_page_cost 的值是多少？如果您确定随机 I/O 会更快，那么降低它可能会说服规划器支持索引扫描

在 (K, Date) 上恢复索引是我尝试的第一件事，但效果不佳。

what am I doing wrong?你用的是windows？您使用 Date 作为标识符（用于时间戳...）？

X (bigint) 用于标识符，我使用日期作为日期，因为我需要一个日期才能在这里。还有窗户……到底有关系吗？

时间确实看起来很慢。从共享内存中读取 1500 万行需要 27 秒是不对的。但从磁盘读取也似乎很慢：292053 个块或 2GB 在 52 秒内 - 这很可能是由 Windows 造成的，因为 NTFS 不是那里最快的文件系统。 I/O 性能缓慢的一个原因可能是病毒扫描程序。但我不知道是什么让从缓存中访问块变得如此缓慢。该服务器有多少个 CPU？也许你可以通过增加 max_parallel_workers_per_gather 和 max_parallel_workers 来缓解这个问题

【参考方案1】：

可以通过将enable_partitionwise_aggregate 设置为on 来启用聚合下推到并行计划。

这可能会在一定程度上加快您的查询速度，因为 PostgreSQL 不必在并行工作器之间传递如此多的数据。

但看起来 PostgreSQL 还不够聪明，无法确定它可以使用索引来加速每个分区的 min 和 max，尽管它足够聪明地使用非分区表来做到这一点。

没有很好的方法来解决这个问题；你可以求助于查询每个分区：

SELECT k, min(min_date), max(max_date)
FROM (
   SELECT 1 AS k, MIN(date) AS min_date, MAX(date) AS max_date FROM a_1
   UNION ALL
   SELECT 2, MIN(date), MAX(date) FROM a_2
   UNION ALL
   ...
   SELECT 200, MIN(date), MAX(date) FROM a_200
   UNION ALL
   SELECT k, MIN(date), MAX(date) FROM a_default
) AS all_a
GROUP BY k;

呸！这里显然有改进的余地。

我挖了代码，在src/backend/optimizer/plan/planagg.c找到原因：

/*
 * preprocess_minmax_aggregates - preprocess MIN/MAX aggregates
 *
 * Check to see whether the query contains MIN/MAX aggregate functions that
 * might be optimizable via indexscans.  If it does, and all the aggregates
 * are potentially optimizable, then create a MinMaxAggPath and add it to
 * the (UPPERREL_GROUP_AGG, NULL) upperrel.
[...]
 */
void
preprocess_minmax_aggregates(PlannerInfo *root, List *tlist)

[...]                                                                                
    /*
     * Reject unoptimizable cases.
     *
     * We don't handle GROUP BY or windowing, because our current
     * implementations of grouping require looking at all the rows anyway, and
     * so there's not much point in optimizing MIN/MAX.
     */
    if (parse->groupClause || list_length(parse->groupingSets) > 1 ||
        parse->hasWindowFuncs)
        return;

基本上，PostgreSQL 在看到 GROUP BY 子句时会下注。

【讨论】：

“糟糕！这里显然还有改进的余地。” topicstarter 可以使用 PostgreSQL 支持的动态 SQL 生成内部 SQL。

我现在也注意到了。您将非聚合列与聚合列混合在一起，这是 SQL 标准所不允许的，因此 PostgreSQL 很可能会在您的查询中出错。

谢谢，这是一个遗漏。固定。

没问题我应该在外部 SQL 中说，内部 SQL 是正确的，因为那里的列是常量，所以它是允许的。

谢谢！这完全解释了，在使用 Postgre 时我会牢记这一细微差别