PostgreSQL10徹底解説

1. PostgreSQL10 徹底解説澤田　雅彦日本 PostgreSQL ユーザ会北海道支部 2017/07/15 @ オープンソースカンファレンス Hokkaido 2017

2. 自己紹介 • 澤田　雅彦 • @sawada_masahiko • NTT OSS センタ勤務 • PostgreSQL Contributor • pg_repack Maintainer • pg_bigm Maintainer

3. 目次 • 約７年ぶりの大型アップデート • 新機能紹介 • 大規模データ • レプリケーション • 非互換に注意！ • まとめ • PostgreSQL の未来

4. • 機能の概要、使い所を紹介します • • まだ Beta 版なので、正式リリースまでに動作が変わっている可能性がありますはじめに

5. 約７年ぶりの大型アップデート！ • 約 200 個の改善点 • 大きい機能を多く導入 • バージョン番号が２桁に変更 (9.6.0 → 10.0) • わかりやすさ・使いやすさ向上のために、一部後方互換性をなくして改善 9.09.0 9.19.1 9.29.2 9.39.3 9.49.4 9.59.5 9.69.6 10.010.0 2010 年リリース 2017 年リリース

6. PostgreSQL のバージョンリリース • 約１年かけて新バージョンを開発 • 毎年９月頃に新メジャーバージョンをリリース • 2 、 3 ヵ月毎にマイナーバージョンをリリース • 大きな機能は、複数バージョンを跨いで少しずつ開発されることが多い • 新機能を使う時はその制約も把握することが大切

7. 新機能紹介 • 大規模データ処理 • ネイティブ・パーティショニング • パラレルクエリ強化 • FDW を使った並列分散 DB 化 • レプリケーション • ロジカルレプリケーション • Quorum 同期レプリケーション

8. ネイティブ・パーティショニング (Amit Langote)

9. ネイティブ・パーティショニング • ” ネイティブ”・パーティショニング • これまでもパーティショニング機能はあった • しかし、複数機能 (CHECK 制約、テーブル継承、トリガ ) を組み合わせた「なんちゃってパーティショニング」 • 性能面、運用面で多くの課題があった • なにが良くなった？ • パーティショニング専用の DDL が追加 • 性能向上 • プランナがパーティショニング情報を考慮して • 動くようになった親子子子

10. パーティショニングの DDL -- 親テーブルの作成 =# CREATE TABLE parent (c1 int, c2 int) PARTITION BY RANGE; -- 子テーブルの作成 =# CREATE TABLE child1 PARTITION OF parent FOR VALUES FROM (0) TO (100); =# CREATE TABLE child2 PARTITION OF parent FOR VALUES FROM (100) TO (200); -- 子テーブルの取り外し =# ALTER TABLE parent DETACH PARTITION child2; -- 子テーブルの取り付け =# ALTER TABLE parent ATTACH PARTITION child2 FOR VALUES (100) TO (500);

11. INSERT 性能が向上 INSERT 時間 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 83 7 従来のトリガ方式 PostgreSQL 10 単純な INSERT 性能を従来のトリガ方式、 PostgreSQL10 方式で比較日付をキーに分割した複数の子テーブルにデータを 864,000 件 INSERT

12. ネイティブ・パーティショニングできること • レンジ、リスト・パーティショニング • パーティションテーブルの追加、削除、取り付け (Attach) 、取り外し (Detach) • 複数階層のパーティショニング • マルチカラム・パーティショニングできないこと • グローバルインデックス • パーティションを跨いだ UPDATE • ハッシュ・パーティショニング • パーティションテーブルのリバランシング

13. パラレルクエリ改善 (Robert Haas, Amit Kapila, Rahila Syed, Rafia Sabih, Dilip Mumar)

14. パラレルクエリとは？ • １つの SQL を複数の CPU を活用して並列に処理する機能 • 特に大きなデータを処理するような分析系クエリで大活躍 • PostgreSQL 9.6 から導入された機能テーブルテーブルプロセスプロセスプロセスプロセスプロセスプロセステーブルテーブル１プロセスでの処理複数プロセスでのパラレル処理

15. パラレルクエリが更に強化 • Scan • Sequential Scan • Bitmap Heap Scan • Index Scan • Index Only Scan • Join • Nested Loop Join • Hash Join • Merge Join • PostgreSQL 10 でさらにパラレルクエリが使える場面が増えた • ただし、 UPDATE/DELETE, DDL は未対応 QUERY PLAN ---------------------------------------------------------------- Finalize Aggregate -> Gather Workers Planned: 2 -> Partial Aggregate -> Parallel Index Only Scan using a_idx on a Index Cond: ((c >= 100) AND (c <= 300000)) (6 rows) QUERY PLAN ---------------------------------------------------------------- Finalize Aggregate -> Gather Workers Planned: 2 -> Partial Aggregate -> Parallel Index Only Scan using a_idx on a Index Cond: ((c >= 100) AND (c <= 300000)) (6 rows)

16. https://www.pgcon.org/2017/schedule/attachments/445_Next-Generation%20Parallel%20Query%20-%20PGCon.pdf

19. FDW 改善・並列分散 DB 化 (Etsuro Fujita, Jeevan Chalke, Ashutosh Bapat)

20. Foreign Data Wrapper(FDW) とは？ OracleOracle PostgreSQLPostgreSQL CSV ファイルCSV ファイル SELECT * FROM oracle_tbl WHERE amount < 100; PostgreSQL を”ハブ”のようにして、外部データ ( 他の DBMS 、 NoSQL 、ファイル、 Web サービス等 ) と連携できる機能 oracle_tbl pg_tbl file_tbl oracle_fdw postgres_fdwpostgres_fdw fle_fdw fle_fdw

21. FDW 、 postgres_fdw の機能が強化された • Join 、 Sort に加え Aggregation （集約）が push down 対応した • より外部サーバのリソースを使って処理できるようになった QUERY PLAN ------------------------------------------------------------ Aggregate Output: sum(col) -> Foreign Scan on public.s1 Output: col Remote SQL: SELECT col FROM public.s1 QUERY PLAN ------------------------------------------------------------ Aggregate Output: sum(col) -> Foreign Scan on public.s1 Output: col Remote SQL: SELECT col FROM public.s1 QUERY PLAN ---------------------------------------------------------------- Foreign Scan Output: (sum(col)) Relations: Aggregate on (public.s1) Remote SQL: SELECT sum(col) FROM public.s1 QUERY PLAN ---------------------------------------------------------------- Foreign Scan Output: (sum(col)) Relations: Aggregate on (public.s1) Remote SQL: SELECT sum(col) FROM public.s1 ■ 9.6 以前 ■ 10 以降 ② ローカルでスキャン結果を集計 ① リモートのデータをスキャン ① リモートでスキャン・集計を両方実行 SELECT sum(col) FROM s1; ？

22. FDW を使って並列分散処理 • “PostgreSQL と PostgreSQL と連携させる”というアイディア • さらに、パーティショニングを組み合わせて分散処理させる User ID 100 ~ 200 User ID 200 ~ 300 User ID 300 ~ 400 postgres_fdw postgres_fdw postgres_fdwpostgres_fdw postgres_fdw postgres_fdw user_tbl child_1 child_2 child_3 SELECT count(*) FROM user_tbl WHERE user_id = 300;

23. ここまでのまとめ • パーティショニング →専用 DDL が用意されたことにより運用が楽になった →INSERT 性能が大幅に向上 • パラレルクエリ強化 →IndexScan 、 IndexOnlyScan 、 BitmapHeapScan 、 Parallel Merge に対応した →UPDATE/DELETE, DDL の対応はまだ • FDW を使った並列分散 DB 化 →集約関数が PushDown されたことにより、並列分散 DB 化がより現実的に →ただし注意点はまだまだあるので、使うときは気をつける

24. ロジカル・レプリケーション (Petr Jelinek)

25. レプリケーション • フィジカル ( 物理 ) レプリケーション • バイナリ情報 ( トランザクションログなど ) をスタンバイへ送信する • DB まるごと複製 ( バックアップなど ) するときに良く利用される • PostgreSQL では 9.0(2008 年 ) から導入された • ロジカル ( 論理 ) レプリケーション • 論理的な変更情報 (SQL など ) をスタンバイへ送信する • テーブル単位、 DB 単位等の細かい粒度が指定可能 • PostgreSQL では 10.0(2017 年 ) から導入

26. PostgreSQL のロジカルレプリケーションは Pub/Sub モデル • Publication( 上流 ) と Subscription( 下流 ) を設定 • Publication は複数テーブルを指定可能 • Subscription は複数 Publication を指定可能 • UPDATE/DELETE を複製するためにはプライマリキーまたは、 NOT NULL UNIQUE キーが必要 TABLE A TABLE B TABLE C TABLE D sub_hoge sub_bar TABLE A TABLE B TABLE C TABLE D TABLE C TABLE D Publisher 側 Subscriber 側

27. 設定例（ Publication の作成） -- Publication 作成 =# CREATE PUBLICATION test_pub FOR TABLE t1, t2 WITH (publish = ‘insert, delete’); -- Publication 確認 =# dRp+ Publication hoge_pub All tables | Inserts | Updates | Deletes -------------+----------+-------------+--------- f | t | f | t Tables: "public.t1“ "public.t2" • 複数テーブル、または DB 全体を複製対象として設定可能 • Subscription 毎に複製する操作を指定可能 •

28. 設定例（ Subscription の作成） -- Subscription 作成 =# CREATE SUBSCRIPTION hoge_sub CONNECTION ‘port= ... ‘ PUBLICATION hoge_pub; -- Subscription 確認 =# dRs+ List of subscriptions Name | Owner | Enabled | Publication | Synchronous commit | Conninfo ---------- --+--------------+------------+----------------+----------------------------+--------------------------------------- hoge_sub | masahiko | t | {hoge_pub} | off | dbname=postgres port=5550 (1 row) • Subscription を作成した時点からレプリケーションが開始される • レプリケーション開始時に初期データのコピーを実行される

30. 仕組み • PostgreSQL のロジカルレプリケーションで送信しているのは SQL” ではない” • MySQL の Row-based Replication 相当 TABLE WAL wal sender wal sender apply worker apply worker TABLE WAL backendbackend ① Write ② Read ③ Decode ④ Send ⑤ Write ⑤ Write ① Write

31. ロジカルレプリケーションできること • テーブル、 DB 単位でのレプリケーション • 初期データの転送 • コンフリクトの解消（手動）できないこと • DDL レプリケーション • テーブル、 • Publication 、 Subscription 単位での同期レプリケーション • 双方向レプリケーション（マルチマスター） • テーブル以外のレプリケーション（シーケンスなど）

32. Quorum-based 同期レプリケーション (Masahiko Sawada)

33. Quorum ベース同期レプリケーション • Quorum( 定足数 ) ベースとは ? • “quorum とは分散システムにおいて、分散トランザクションが処理を実行するために必要な最低限の票の数である。” (Wikipedia より ) • 5 台の内、 3 台から応答が返ってきたら COMMIT とする、と言った感じ • 9.6 までは応答を待つスタンバイは”固定”だったマスタスタンバイ A スタンバイ B スタンバイ C マスタスタンバイ A スタンバイ B スタンバイ C スタンバイ A,B から応答が返ってくるまで待つよ 3 台の内どれか 2 台から応答が返ってくればいいよ応答停止中・・・ 9.6 までの方式 Quorum ベース

34. 設定方法 • FIRST 、 ANY で同期方法を選択 • N で台数を指定 • 例 • FIRST 2 (node1, node2, node3) • node1, node2 の 2 台からの返答を待つ • ANY 2 (node1, node2, node3) • node1, node2, node3 の内 2 台からの返答を待つ synchronous_standby_names = [ ANY | FIRST ] N (node1, node2, ... )synchronous_standby_names = [ ANY | FIRST ] N (node1, node2, ... )

35. 使い所・注意点 • N 台の中から K 台に同期的にデータを複製するという所は同じ • 選び方の違いがあるだけ • 性能面では ANY の方が優位 • 遅いスタンバイに性能が引っ張られないため • ANY では今どれが同期スタンバイかは状況によって異なる • レプリケーション状況は pg_stat_replication で確認

36. ここまでのまとめ • ロジカルレプリケーション →テーブル単位でのレプリケーションが可能に →Pub/Sub モデル →ただし、 DDL はレプリケートされないので注意 • • • Quorum 同期レプリケーション →“5 個の中からどれでもいいので 2 個同期にする”みたいな使い方 →性能が遅いスタンバイに引きずられないので、性能的に優位になるケースが多い

37. 全 22 個の非互換箇所 • Hash インデックスは再作成する必要がある (pg_upgrade を使用した場合 ) • “xlog” が” wal” に変更 • pg_xlog ディレクトリ、 XXX_xlog() 関数など、全ての xlog が wal に名称変更 • pg_clog ディレクトリが pg_xact ディレクトリに名称変更 • “lsn” が” location” に変更 • 主に XXX_location() 関数が XXX_lsn() に称変更 • デフォルトで localhost からのレプリケーション接続が有効になった • pg_ctl がデフォルトで”待つ”動作になった：

38. ここまでのまとめ • PostgreSQL 10 では非互換箇所が多い！ • 運用ツールに影響があるもの、セキュリティ的に影響があるものなので、バージョンアップの際は必ず確認することを推奨します • 一覧はリリースノートでチェック

39. まとめ • PostgreSQL 10 は現在 Beta2  日本人開発者も多く参画している • リリースは 9 月頃を予定 • 正式リリースを待ってもよし • リリース前に使ってみるのもよし • 不具合を見つけたらバグレポください！ • 英語が・・・というかたは日本 PostgreSQL ユーザ会の slack でも OK • もしくは、 @sawada_masahiko に連絡ください

40. PostgreSQL の進化が止まらない！ •さらなる機能拡充  並列分散 DB 化  パラレル DDL  JIT コンパイル  セキュリティ機能の拡充 • •PostgreSQL の適用領域拡大へ

41. PostgreSQL Conference Japan 2017

42. PGConf.ASIA 2017

43. 参考資料 • Next-Generation Parallel Query • https://www.pgcon.org/2017/schedule/attachments/445_Next- Generation%20Parallel%20Query%20-%20PGCon.pdf • 次期バージョン PostgreSQL 10 の新機能とその後の方向性 • https://www.sraoss.co.jp/event_seminar/2017/db_tech_show_cas e_oss_2017.pdf • PostgreSQL 10 がやってくる！ • https://www.slideshare.net/toshiharada/jpug-studypostgre- sql10pub

44. Thank you!! twitter : @sawada_masahiko mail : sawada_masahiko_f7@lab.ntt.co.jp

45. その他たくさん新機能があります • HASH インデックスの WAL 対応 • 拡張統計情報（ Multi Column Correlation) • JSON 型の全文検索サポート • ICU サポート • SCRAM 認証

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