HTAP数据库 PostgreSQL 场景与性能测试之 13 - (OLTP) 字符串搜索 - 相似查询

简介:

标签

PostgreSQL , HTAP , OLTP , OLAP , 场景与性能测试


背景

PostgreSQL是一个历史悠久的数据库,历史可以追溯到1973年,最早由2014计算机图灵奖得主,关系数据库的鼻祖Michael_Stonebraker 操刀设计,PostgreSQL具备与Oracle类似的功能、性能、架构以及稳定性。

pic

PostgreSQL社区的贡献者众多,来自全球各个行业,历经数年,PostgreSQL 每年发布一个大版本,以持久的生命力和稳定性著称。

2017年10月,PostgreSQL 推出10 版本,携带诸多惊天特性,目标是胜任OLAP和OLTP的HTAP混合场景的需求:

《最受开发者欢迎的HTAP数据库PostgreSQL 10特性》

1、多核并行增强

2、fdw 聚合下推

3、逻辑订阅

4、分区

5、金融级多副本

6、json、jsonb全文检索

7、还有插件化形式存在的特性,如 向量计算、JIT、SQL图计算、SQL流计算、分布式并行计算、时序处理、基因测序、化学分析、图像分析 等。

pic

在各种应用场景中都可以看到PostgreSQL的应用:

pic

PostgreSQL近年来的发展非常迅猛,从知名数据库评测网站dbranking的数据库评分趋势,可以看到PostgreSQL向上发展的趋势:

pic

从每年PostgreSQL中国召开的社区会议,也能看到同样的趋势,参与的公司越来越多,分享的公司越来越多,分享的主题越来越丰富,横跨了 传统企业、互联网、医疗、金融、国企、物流、电商、社交、车联网、共享XX、云、游戏、公共交通、航空、铁路、军工、培训、咨询服务等 行业。

接下来的一系列文章,将给大家介绍PostgreSQL的各种应用场景以及对应的性能指标。

环境

环境部署方法参考:

《PostgreSQL 10 + PostGIS + Sharding(pg_pathman) + MySQL(fdw外部表) on ECS 部署指南(适合新用户)》

阿里云 ECS:56核,224G,1.5TB*2 SSD云盘。

操作系统:CentOS 7.4 x64

数据库版本:PostgreSQL 10

PS:ECS的CPU和IO性能相比物理机会打一定的折扣,可以按下降1倍性能来估算。跑物理主机可以按这里测试的性能乘以2来估算。

场景 - 字符串搜索 - 相似查询 (OLTP)

1、背景

字符串搜索是非常常见的业务需求,它包括:

1、前缀+模糊查询。(可以使用b-tree索引)

2、后缀+模糊查询。(可以使用b-tree索引)

3、前后模糊查询。(可以使用pg_trgm和gin索引)

https://www.postgresql.org/docs/10/static/pgtrgm.html

4、全文检索。(可以使用全文检索类型以及gin或rum索引)

5、正则查询。(可以使用pg_trgm和gin索引)

6、相似查询。(可以使用pg_trgm和gin索引)

通常来说,数据库并不具备3以后的加速能力,但是PostgreSQL的功能非常强大,它可以非常完美的支持这类查询的加速。(是指查询和写入不冲突的,并且索引BUILD是实时的。)

用户完全不需要将数据同步到搜索引擎,再来查询,而且搜索引擎也只能做到全文检索,并不你做到正则、相似、前后模糊这几个需求。

使用PostgreSQL可以大幅度的简化用户的架构,开发成本,同时保证数据查询的绝对实时性。

2、设计

1亿条文本,每一条长度为128个中文字符的随机串。按随机提供的字符串进行相似查询。

相似查询解决的是模糊查询、全文检索都不能解决的问题,例如业务要求 PostgreSQL,可以与p0stgresl 匹配。因为它们有足够的相似度。

https://www.postgresql.org/docs/10/static/pgtrgm.html

《PostgreSQL 文本数据分析实践之 - 相似度分析》

《17种文本相似算法与GIN索引 - pg_similarity》

《从相似度算法谈起 - Effective similarity search in PostgreSQL》

《聊一聊双十一背后的技术 - 毫秒分词算啥, 试试正则和相似度》

类似的应用还有图像相似搜索:

《(AR虚拟现实)红包 技术思考 - GIS与图像识别的完美结合》

《PostgreSQL 在视频、图片去重,图像搜索业务中的应用》

《弱水三千,只取一瓢,当图像搜索遇见PostgreSQL(Haar wavelet)》

3、准备测试表

create extension pg_trgm;  
  
create table t_likeall (  
  id int,  
  info text  
);  
  
create index idx_t_likeall_1 on t_likeall using gin (info gin_trgm_ops);  
  
-- 设置相似度阈值(0-1,浮点)  
-- select set_limit(0.7);  
  
-- 查询超过相似阈值的记录  
-- SELECT info, similarity(info, '字符串') AS sml  
-- FROM t_likeall  
-- WHERE info % '字符串'  -- 查找超过相似阈值的记录  
-- ORDER BY sml DESC;  

4、准备测试函数(可选)

-- 生成随机汉字符串  
create or replace function gen_hanzi(int) returns text as $$  
declare  
  res text;  
begin  
  if $1 >=1 then  
    select string_agg(chr(19968+(random()*20901)::int), '') into res from generate_series(1,$1);  
    return res;  
  end if;  
  return null;  
end;  
$$ language plpgsql strict;  
-- 使用随机字符串like查询(用于压测)  
create or replace function get_t_likeall_test(int, real) returns setof record as  
$$  
declare  
  str text;  
begin  
  -- 选择一个输入字符串  
  select info into str from t_likeall_test where id=$1;  
  
  -- 设置相似度阈值  
  perform set_limit($2);  
  
  -- 查找超过相似阈值的记录  
  return query execute 'select *, '''||str||''' as str, similarity(info, '''||str||''') as sml from t_likeall where info % '''||str||''' order by sml DESC limit 1';  
end;  
$$ language plpgsql strict;  

5、准备测试数据

insert into t_likeall select id, gen_hanzi(128) from generate_series(1,100000000) t(id);  

生成200万随机字符串,并加入一些噪音干扰,达到相似查询的目的。

create table t_likeall_test (id serial primary key, info text);  
  
-- 截取任意位置开始的120个中文字符, 追加6个干扰字符,200万条  
insert into t_likeall_test (info) select substring(info, (random()*10)::int, 120)||gen_hanzi(6) from t_likeall limit 2000000;  

6、准备测试脚本

vi test.sql  
  
\set id random(1,2000000)  
select * from get_t_likeall_test(:id, 0.855) as t(id int , info text, str text, sml real);  

7、测试

单次相似查询效率,响应时间低于20毫秒。(使用绑定变量、并且CACHE命中后,响应时间更低。)

postgres=# select * from get_t_likeall_test(2, 0.855) as t(id int , info text, str text, sml real);  
-[ RECORD 1 ]----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
id   | 2  
info | 廮饓紡冮竊窔靉許訓寫黅噴贝嶸訐殿談暃涜魢劽刱酒戉磝遊瓈惝诪馈撋鳘錶鎭仠湛溜頪壨変呰堇慾鎍枿鶎徧勡摬罃亝椩荴釯紳岬芔剕澉滙鷞蘕氌酯稜泭急骸敲欍吜毢甕枚忊軔斃煱鎴篯儏鑑霘蚃蚜璥锰榋磻攔詥眳鴩囌棽瞠疹笣犳贪頰磏奧涠鉩欱峎塇躣僝蘵醲霯綨碐縦动減馱綢蔯葱唱芳贽瀮媮捐  
str  | 竊窔靉許訓寫黅噴贝嶸訐殿談暃涜魢劽刱酒戉磝遊瓈惝诪馈撋鳘錶鎭仠湛溜頪壨変呰堇慾鎍枿鶎徧勡摬罃亝椩荴釯紳岬芔剕澉滙鷞蘕氌酯稜泭急骸敲欍吜毢甕枚忊軔斃煱鎴篯儏鑑霘蚃蚜璥锰榋磻攔詥眳鴩囌棽瞠疹笣犳贪頰磏奧涠鉩欱峎塇躣僝蘵醲霯綨碐縦动減馱綢蔯葱唱芳迦摅羹帉胕谝  
sml  | 0.855072  
  
Time: 19.455 ms  

压测

CONNECTS=56  
TIMES=300  
export PGHOST=$PGDATA  
export PGPORT=1999  
export PGUSER=postgres  
export PGPASSWORD=postgres  
export PGDATABASE=postgres  
  
pgbench -M prepared -n -r -f ./test.sql -P 5 -c $CONNECTS -j $CONNECTS -T $TIMES  

8、测试结果

transaction type: ./test.sql  
scaling factor: 1  
query mode: prepared  
number of clients: 56  
number of threads: 56  
duration: 300 s  
number of transactions actually processed: 459463  
latency average = 36.562 ms  
latency stddev = 8.063 ms  
tps = 1531.259508 (including connections establishing)  
tps = 1531.422742 (excluding connections establishing)  
script statistics:  
 - statement latencies in milliseconds:  
         0.002  \set id random(1,2000000)    
        36.565  select * from get_t_likeall_test(:id, 0.855) as t(id int , info text, str text, sml real);  

TPS: 1531

平均响应时间: 36.562 毫秒

参考

《PostgreSQL、Greenplum 应用案例宝典《如来神掌》 - 目录》

《数据库选型之 - 大象十八摸 - 致 架构师、开发者》

《PostgreSQL 使用 pgbench 测试 sysbench 相关case》

《数据库界的华山论剑 tpc.org》

https://www.postgresql.org/docs/10/static/pgbench.html

相关实践学习
使用PolarDB和ECS搭建门户网站
本场景主要介绍如何基于PolarDB和ECS实现搭建门户网站。
阿里云数据库产品家族及特性
阿里云智能数据库产品团队一直致力于不断健全产品体系,提升产品性能,打磨产品功能,从而帮助客户实现更加极致的弹性能力、具备更强的扩展能力、并利用云设施进一步降低企业成本。以云原生+分布式为核心技术抓手,打造以自研的在线事务型(OLTP)数据库Polar DB和在线分析型(OLAP)数据库Analytic DB为代表的新一代企业级云原生数据库产品体系, 结合NoSQL数据库、数据库生态工具、云原生智能化数据库管控平台,为阿里巴巴经济体以及各个行业的企业客户和开发者提供从公共云到混合云再到私有云的完整解决方案,提供基于云基础设施进行数据从处理、到存储、再到计算与分析的一体化解决方案。本节课带你了解阿里云数据库产品家族及特性。
目录
相关文章
|
关系型数据库 分布式数据库 数据库
一库多能:阿里云PolarDB三大引擎、四种输出形态,覆盖企业数据库全场景
PolarDB是阿里云自研的新一代云原生数据库,提供极致弹性、高性能和海量存储。它包含三个版本:PolarDB-M(兼容MySQL)、PolarDB-PG(兼容PostgreSQL及Oracle语法)和PolarDB-X(分布式数据库)。支持公有云、专有云、DBStack及轻量版等多种形态,满足不同场景需求。2021年,PolarDB-PG与PolarDB-X开源,内核与商业版一致,推动国产数据库生态发展,同时兼容主流国产操作系统与芯片,获得权威安全认证。
|
SQL 存储 关系型数据库
PostgreSQL窗口函数避坑指南:如何让复杂分析查询提速300%?
本文基于真实企业级案例,深入剖析PostgreSQL窗口函数的执行原理与性能陷阱,提供8大优化策略。通过定制索引、分区裁剪、内存调优及并行处理等手段,将分钟级查询压缩至秒级响应。结合CTE分阶段计算与物化视图技术,解决海量数据分析中的瓶颈问题。某金融客户实践表明,风险分析查询从47秒降至0.8秒,效率提升5800%。文章附带代码均在PostgreSQL 15中验证,助您高效优化SQL性能。
|
缓存 Java 应用服务中间件
Spring Boot配置优化:Tomcat+数据库+缓存+日志,全场景教程
本文详解Spring Boot十大核心配置优化技巧,涵盖Tomcat连接池、数据库连接池、Jackson时区、日志管理、缓存策略、异步线程池等关键配置,结合代码示例与通俗解释,助你轻松掌握高并发场景下的性能调优方法,适用于实际项目落地。
2130 5
|
安全 关系型数据库 数据库
瀚高股份与 Anolis OS 完成适配,龙蜥获数据库场景高性能与稳定性认证
Anolis OS 能够为用户提供更加高效、安全的数据处理与管理体验。
|
SQL 关系型数据库 OLAP
云原生数据仓库AnalyticDB PostgreSQL同一个SQL可以实现向量索引、全文索引GIN、普通索引BTREE混合查询,简化业务实现逻辑、提升查询性能
本文档介绍了如何在AnalyticDB for PostgreSQL中创建表、向量索引及混合检索的实现步骤。主要内容包括:创建`articles`表并设置向量存储格式,创建ANN向量索引,为表增加`username`和`time`列,建立BTREE索引和GIN全文检索索引,并展示了查询结果。参考文档提供了详细的SQL语句和配置说明。
810 2
|
架构师 数据库
大厂面试高频:数据库乐观锁的实现原理、以及应用场景
数据库乐观锁是必知必会的技术栈,也是大厂面试高频,十分重要,本文解析数据库乐观锁。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验分享。
大厂面试高频:数据库乐观锁的实现原理、以及应用场景
|
存储 关系型数据库 测试技术
拯救海量数据:PostgreSQL分区表性能优化实战手册(附压测对比)
本文深入解析PostgreSQL分区表的核心原理与优化策略,涵盖性能痛点、实战案例及压测对比。首先阐述分区表作为继承表+路由规则的逻辑封装,分析分区裁剪失效、全局索引膨胀和VACUUM堆积三大性能杀手,并通过电商订单表崩溃事件说明旧分区维护的重要性。接着提出四维设计法优化分区策略,包括时间范围分区黄金法则与自动化维护体系。同时对比局部索引与全局索引性能,展示后者在特定场景下的优势。进一步探讨并行查询优化、冷热数据分层存储及故障复盘,解决分区锁竞争问题。
|
关系型数据库 分布式数据库 PolarDB
《阿里云产品手册2022-2023 版》——PolarDB for PostgreSQL
《阿里云产品手册2022-2023 版》——PolarDB for PostgreSQL
780 0
|
存储 缓存 关系型数据库
|
存储 SQL 并行计算
PolarDB for PostgreSQL 开源必读手册-开源PolarDB for PostgreSQL架构介绍(中)
PolarDB for PostgreSQL 开源必读手册-开源PolarDB for PostgreSQL架构介绍
1011 0

相关产品

  • 云原生数据库 PolarDB
  • 云数据库 RDS PostgreSQL 版
  • 推荐镜像

    更多