統計情報のリセットによるautovacuumへの影響について（第39回PostgreSQLアンカンファレンス@オンライン発表資料）

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第39回 PostgreSQLアンカンファレンス@オンライン
統計情報のリセットによるautovacuumへの影響について
2023年2月20日
株式会社NTTデータ藤井雅雄

自己紹介
藤井雅雄
Database Technical Lead @ NTTデータ
データベース研究開発
PostgreSQL 技術支援
PostgreSQLコミッタ
レプリケーション
WAL圧縮
バックアップ進捗確認
pg_bigm(全文検索モジュール) コミッタ
fujii_masao
MasaoFujii

本講演について
講演資料は、後日、NTTデータのSlideShareアカウント上で公開予定です。
https://www.slideshare.net/nttdata-tech

統計情報のリセットによる
autovacuumへの影響について

統計情報のリセットによるautovacuumへの影響について、ドキュメントに警告が追記
2022年10月に、ドキュメントへの警告の追記がコミット
doc: warn pg_stat_reset() can cause vacuum/analyze problems
https://github.com/postgres/postgres/commit/4d070469c19f85043293789c570dbe8fb41ab1bb
ドキュメントには以下の警告が追記
Warning
Using pg_stat_reset() also resets counters that autovacuum
uses to determine when to trigger a vacuum or an analyze.
Resetting these counters can cause autovacuum to not perform
necessary work, which can cause problems such as table bloat
or out-dated table statistics. A database-wide ANALYZE is
recommended after the statistics have been reset.
https://www.postgresql.org/docs/devel/monitoring-stats.html#MONITORING-STATS-FUNCTIONS
意訳すると、
• 統計情報がリセットされると、autovacuumが必要なVACUUMや
ANALYZEを実行できない(実行が必要と判断できない)ことがある。
• この問題を解消するには、DB全体にANALYZEを実行して統計情報を
アップデートすることが推奨される。

autovacuumによるVACUUMとANALYZEの必要性判断
autovacuumは、以下の条件いずれかを満たすテーブルについてVACUUMが必要と判断
pg_stat_all_tables.n_dead_tup >
autovacuum_vacuum_threshold
+ autovacuum_vacuum_scale_factor * pg_class.reltuples
autovacuum_vacuum_insert_threshold >= 0 &&
pg_stat_all_tables.n_ins_since_vacuum >
autovacuum_vacuum_insert_threshold
+ autovacuum_vacuum_insert_scale_factor * pg_class.reltuples
autovacuumは、以下の条件を満たすテーブルについてANALYZEが必要と判断
pg_stat_all_tables.n_mod_since_analyze >
autovacuum_analyze_threshold
+ autovacuum_analyze_scale_factor * pg_class.reltuples
ゴミレコード数が指定の閾値より多いテーブルには、
(ゴミ回収のため)VACUUMが必要と判断
前回のVACUUM以降に挿入されたレコード件数
が指定の閾値より多いテーブルには、(インデック
スオンリイースキャンを効かせるため)VACUUMが
必要と判断
前回のANALYZE以降に挿入・更新・削除されたレコー
ド件数が指定の閾値より多いテーブルには、(プランナ統
計情報の最新化のため)ANALYZEが必要と判断

0
統計情報がリセットされると、
autovacuumは、以下の条件いずれかを満たすテーブルについてVACUUMが必要と判断
autovacuumは、以下の条件を満たすテーブルについてANALYZEが必要と判断
不等式左辺の統計情報の値が0にリセットされ、
一方で、右辺はパラメータやカタログ情報
(pg_class.reltuples)のためリセットされな
いことから、不等式が成り立たず、
autovacuumはVACUUMやANALYZEを
不要と判断する。
リセット以降に統計情報の値が0からカウント
アップされていき、指定の閾値より多くなったら、
autovacuumはVACUUMやANALYZEを
必要と判断する。
0
0
不等式左辺の統計情報の値
>
>
>

autovacuumがVACUUM実行する例
=# CREATE TABLE test AS SELECT n i, n j FROM generate_series(1, 100000) n;
=# VACUUM ANALYZE test;
=# ALTER TABLE test SET (log_autovacuum_min_duration = 0);
=# SELECT current_setting('autovacuum_vacuum_threshold')::numeric +
current_setting('autovacuum_vacuum_scale_factor')::numeric * reltuples threshold
FROM pg_class WHERE relname = 'test';
threshold
-----------
20050
(1 row)
=# UPDATE test SET j = j + 1 WHERE i <= 20051;
LOG: automatic vacuum of table "postgres.public.test": index scans: 0
pages: 0 removed, 532 remain, 179 scanned (33.65% of total)
tuples: 20051 removed, 99906 remain, 0 are dead but not yet removable
removable cutoff: 750, which was 0 XIDs old when operation ended
....
閾値より多いレコードをUPDATEして、
その分のゴミレコードを生成すると、
autovacuumがVACUUMを実行して、
そのログが出力される
autovacuumがVACUUMを必要と判断する
ゴミレコード数の閾値を計算
レコード数10万件のテーブルを作成して、
autovacuumが走ったらログ出力するように設定

統計情報リセットによりautovacuumがVACUUM実行しない例
UPDATE test SET j = j + 1 WHERE i BETWEEN 1 AND 10000;
SELECT pg_stat_reset();
.... (autovacuumのログが出力されない)
ゴミレコード数が閾値を超過しないように、
統計情報のリセットを挟みながらUPDATEすると、
閾値より大幅に多いレコードをUPDATEして
その分のゴミレコードが発生しても、
autovacuumはVACUUM実行しない
(そのautovacuumのログは出力されない)

統計情報のリセットの契機
① pg_stat_reset()の実行
② リカバリ (クラッシュリカバリ及びアーカイブリカバリ) の実行
③ レプリケーションのスタンバイの初期起動
 初期起動によりスタンバイ側の統計情報はリセットされる。以降のスタンバイ動作中、スタンバイ上でのクエリ実行
により統計情報の一部(スキャン件数など)は更新されるが、autovacuumが使うpg_stat_all_tablesの
n_dead_tupやn_ins_since_vacuum、n_mod_since_analyzeは0のまま(統計情報がプライマリ側
からレプリケーションされることもない)
 レプリケーションによる高可用構成において、フェイルオーバなどでスタンバイがプライマリに昇格すると、
autovacuumが使うカラムが0のままとなり、VACUUMやANALYZEの必要性判断を正しく行えない可能性が
ある

統計情報のリセットによるautovacuumへの影響が疑われる場合
PostgreSQLドキュメントでは、DB全体へのANALYZE実行が推奨されている。
A database-wide ANALYZE is recommended after the statistics have been reset.
➡ ANALYZE実行により統計情報のpg_stat_all_tables.n_dead_tupが更新されて、
autovacuumは適切にVACUUMの必要性を判断できるようになる
➡ ANALYZE実行では統計情報のpg_stat_all_tables.n_ins_since_vacuumは更新されないため、
レコード挿入件数に応じたVACUUMが統計情報リセットにより不足していると想定される場合は、
個別にVACUUMを実行する必要がある

統計情報のリセットによるautovacuumへの影響が疑われる場合
PostgreSQLドキュメントでは、DB全体へのANALYZE実行が推奨されている。
A database-wide ANALYZE is recommended after the statistics have been reset.
➡ ANALYZE実行では統計情報のpg_stat_all_tables.n_mod_since_analyzeは更新されないが、
そもそもANALYZEが実行されるため、ANALYZE不足の可能性は解消される

個人的には、
必要に応じて自分たちでVACUUMとANALYZEを
定期実行する仕組みを検討する。
autovacuumに任せきりにしない。
統計情報のリセット後に、
DB全体にANALYZEを実行する
統計情報のリセット後に、
該当のテーブルに対してのみ
ANALYZEを実行する
pg_statsinfoなどでゴミレコードの状況を監視して、その監視結果に応じてVACUUMやANALYZEを実行する
統計情報が
頻繁にリセットされる？
統計情報のリセット後に
DB全体にANALYZEを
実行できる"余裕"がある？
VACUUMやANALYZEの
実行が少しでも遅れることが
許されないテーブルがある？
統計情報が頻繁にリセットされる状況でなければ、リカバリやフェイルオーバの後にVACUUMとANALYZEが
閾値の2倍分だけ実行が遅れる程度の影響なので、そこまで問題視する必要はないかもしれない？？
フローチャート的に対応を検討すると、
Yes
Yes
Yes
No
No
No

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各社の登録商標又は商標です。

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