PolarDB开源数据库进阶课18 通过pg_bulkload适配pfs实现批量导入提速-阿里云开发者社区

PolarDB开源数据库进阶课18 通过pg_bulkload适配pfs实现批量导入提速

2025-02-21 47 发布于浙江

版权

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本文涉及的产品

云原生数据库 PolarDB MySQL 版，通用型 2核8GB 50GB

云原生数据库 PolarDB PostgreSQL 版，标准版 2核4GB 50GB

简介： 本文介绍了如何修改 `pg_bulkload` 工具以适配 PolarDB 的 PFS（Polar File System），从而加速批量导入数据。实验环境依赖于 Docker 容器中的 loop 设备模拟共享存储。通过对 `writer_direct.c` 文件的修改，替换了一些标准文件操作接口为 PFS 对应接口，实现了对 PolarDB 15 版本的支持。测试结果显示，使用 `pg_bulkload` 导入 1000 万条数据的速度是 COPY 命令的三倍多。此外，文章还提供了详细的步骤和代码示例，帮助读者理解和实践这一过程。

背景

穷鬼玩PolarDB RAC一写多读集群系列已经写了几篇:

本篇文章介绍一下如何修改pg_bulkload, 适配PFS, 加速批量导入PolarDB数据库. 实验环境依赖《在Docker容器中用loop设备模拟共享存储》 , 如果没有环境, 请自行参考以上文章搭建环境.

pg_bulkload是PostgreSQL加速逻辑数据导入的工具, 可以绕过wal, shared_buffer, 并且支持并行、支持使用binary方式(绕过PG datatype序列化和反序列化过程)直接写入PostgreSQL数据文件. 实现几倍于copy的导入性能. 但是PolarDB的数据文件存放于PFS内, 读写接口都改成了pfs接口, pg_bulkload无法直接使用, 在PolarDB 11版本内通过如下方式进行修改, 支持了本地盘使用pg_bulkload, 但还没有在pfs上尝试过, 本文将使用PolarDB 15进行尝试.

pg_bulkload 适配PFS

b站视频链接

Youtube视频链接

有了前面的背景介绍, 我们可以直接修改writer_direct.c, 参看如下pfs头文件:

$ ll PolarDB-for-PostgreSQL/src/include/storage/polar*  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   3.3K Dec 20 15:24 polar_bufmgr.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   3.9K Dec 20 15:24 polar_copybuf.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff    13K Dec 20 15:24 polar_fd.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   3.4K Dec 20 15:24 polar_flush.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   5.6K Dec 20 15:24 polar_io_stat.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   3.4K Dec 20 15:24 polar_lock_stats.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   7.9K Dec 20 15:24 polar_procpool.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   5.3K Dec 20 15:24 polar_rsc.h  
-rw-r--r--  1 digoal  staff   5.5K Dec 20 15:24 polar_xlogbuf.h  
  
$ ll PolarDB-for-PostgreSQL/src/include//polar_vfs/*  
-rw-r--r--   1 digoal  staff   1.2K Dec 20 15:24 polar_bufferio.h  
-rw-r--r--   1 digoal  staff   2.3K Dec 20 15:24 polar_directio.h  
-rw-r--r--   1 digoal  staff   1.5K Dec 20 15:24 polar_pfsd.h  
-rw-r--r--   1 digoal  staff   2.2K Dec 20 15:24 polar_vfs_fe.h  
-rw-r--r--   1 digoal  staff   3.4K Dec 20 15:24 polar_vfs_interface.h

进入pb1 容器

docker exec -ti pb1 bash

克隆代码

cd /data  
git clone -c core.symlinks=true --depth 1 -b VERSION3_1_22 https://github.com/ossc-db/pg_bulkload

修改如下, 替换了一些write,BasicOpenFilePerm,fsync,lseek接口为pfs的对应接口.

# 你修改时可以打开vi number
# :set number
$ diff pg_bulkload_for_polar/lib/writer_direct.c pg_bulkload/lib/writer_direct.c   
8d7  
< #include "storage/polar_fd.h"  
223c222  
<   self->lsf_fd = polar_open(self->lsf_path,  
---  
>   self->lsf_fd = BasicOpenFilePerm(self->lsf_path,  
233,234c232,233  
<   if (polar_write(self->lsf_fd, ls, sizeof(LoadStatus)) != sizeof(LoadStatus) ||  
<     polar_fsync(self->lsf_fd) != 0)  
---  
>   if (write(self->lsf_fd, ls, sizeof(LoadStatus)) != sizeof(LoadStatus) ||  
>     pg_fsync(self->lsf_fd) != 0)  
629c628  
<       int len = polar_write(loader->datafd, buffer + written, total);  
---  
>       int len = write(loader->datafd, buffer + written, total);  
695c694  
<   fd = polar_open(fname, O_CREAT | O_WRONLY | PG_BINARY, S_IRUSR | S_IWUSR);  
---  
>   fd = BasicOpenFilePerm(fname, O_CREAT | O_WRONLY | PG_BINARY, S_IRUSR | S_IWUSR);  
702c701  
<   ret = polar_lseek(fd, BLCKSZ * (blknum % RELSEG_SIZE), SEEK_SET);  
---  
>   ret = lseek(fd, BLCKSZ * (blknum % RELSEG_SIZE), SEEK_SET);  
726c725  
<     if (polar_fsync(loader->datafd) != 0)  
---  
>     if (pg_fsync(loader->datafd) != 0)  
729c728  
<     if (polar_close(loader->datafd) < 0)  
---  
>     if (close(loader->datafd) < 0)  
750,751c749,750  
<   polar_lseek(loader->lsf_fd, 0, SEEK_SET);  
<   ret = polar_write(loader->lsf_fd, ls, sizeof(LoadStatus));  
---  
>   lseek(loader->lsf_fd, 0, SEEK_SET);  
>   ret = write(loader->lsf_fd, ls, sizeof(LoadStatus));  
756c755  
<   if (polar_fsync(loader->lsf_fd) != 0)  
---  
>   if (pg_fsync(loader->lsf_fd) != 0)

编译修改后的pg_bulkload

cd /data/pg_bulkload  
sudo chown -R postgres:postgres /home/postgres/tmp_polardb_pg_15_base  
USE_PGXS=1 make install

安装pg_bulkload插件

$ psql  
psql (PostgreSQL 15.10 (PolarDB 15.10.2.0 build d4f5477d debug) on aarch64-linux-gnu)  
Type "help" for help.  
  
postgres=# create extension pg_bulkload ;

使用pg_bulkload导入PolarDB 15 on PFS举例

1、参考满哥的这篇文章( https://www.modb.pro/db/1754101551677394944 ), 创建一张foo表, 生成一些测试数据, 并使用pg_bulkload命令行往PolarDB foo表进行导入.

进入pb1 容器

docker exec -ti pb1 bash

2、在PolarDB中建表

create table foo(a int, b varchar);

3、生成点数据

cd /data/pg_bulkload    
    
seq 100000| awk '{print $0",foo"}' > foo.csv

4、使用pg_bulkload命令行往PolarDB 15 foo表进行导入

$ pg_bulkload -i ./foo.csv -O foo -l test_foo.log -p 5432 -o "TYPE=csv" -o "DELIMITER=," -d postgres -U postgres    
NOTICE: BULK LOAD START  
NOTICE: BULK LOAD END  
  0 Rows skipped.  
  100000 Rows successfully loaded.  
  0 Rows not loaded due to parse errors.  
  0 Rows not loaded due to duplicate errors.  
  0 Rows replaced with new rows.

5、pg_bulkload通过direct模式导入的数据需要重启才能被看到, 和PolarDB relation size cache mode有关(11 对应这个参数 polar_nblocks_cache_mode).

postgres=# select count(*) from foo;  
 count   
-------  
     0  
(1 row)  
  
# 重启PolarDB  
pg_ctl restart -m fast -D ~/primary  
  
postgres=# select count(*) from foo;  
 count    
--------  
 100000  
(1 row)

PolarDB 15可以通过polar_enable_rel_size_cache参数来控制.

postgres=# alter system set polar_enable_rel_size_cache=off;
ALTER SYSTEM
# 重启PolarDB  
pg_ctl restart -m fast -D ~/primary

关闭polar_enable_rel_size_cache后, pg_bulkload导入的数据可以立即被看见.

6、检查一下数据文件是不是写在pfs里?

postgres=# select pg_relation_filepath('foo');  
        pg_relation_filepath          
------------------------------------  
 /nvme1n1/shared_data//base/5/24692  
(1 row)

没错

$ pfs -C disk stat /nvme1n1/shared_data//base/5/24692  
  file: /nvme1n1/shared_data//base/5/24692  
  size: 3629056         blocks: 8192  
device: pbd-0   inode: 658 links: 1  
access: 0, Thu Jan  1 08:00:00 1970  
modify: 1735801813, Thu Jan  2 15:10:13 2025  
change: 1735801813, Thu Jan  2 15:10:13 2025

7、使用1000万数据对比, pg_bulkload速度是COPY 3倍多.

$ time pg_bulkload -i ./foo.csv -O foo -l test_foo.log -p 5432 -o "TYPE=csv" -o "DELIMITER=," -d postgres -U postgres  
NOTICE: BULK LOAD START
NOTICE: BULK LOAD END
  0 Rows skipped.
  10000000 Rows successfully loaded.
  0 Rows not loaded due to parse errors.
  0 Rows not loaded due to duplicate errors.
  0 Rows replaced with new rows.
real  0m4.172s
user  0m0.002s
sys 0m0.011s
postgres=# \copy foo from './foo.csv' with (format csv);
COPY 10000000
Time: 14377.082 ms (00:14.377)