openGauss/MOGDB與PG等待事件

T1YSL發表於2022-02-10

資料庫版本:PG12.1 openGauss/MOGDB 2.1.0

最近看到了許多關於PG等待事件的文章,對等待事件這部分也有了很大的興趣。

等待事件是一個累計的統計資訊,表明一個server process要繼續完成作業,必須等待一個時間的結束;因為系統資源有限,那麼完成某些工作,所需資源就要輪流使用,那麼在這個過程當中,就會產生等待資源的情況。資料庫會用不同型別的定義,來描述這個事情,稱之為等待事件。

openGauss/MOGDB資料庫是基於PG研發的,原本PG是C語言,到了openGauss/MOGDB這邊將其開發語言變成了C++。PG是從9.6版本加入了等待事件特性,可以通過查詢pg_stat_activity中的wait_event_type和wait_event瞭解到每個sql程式在當前更詳細的執行狀態 。openGauss/MOGDB在PG的基礎上有許多優化及改動,把一些等待事件重新定義,等待事件在保留了部分原等待事件的基礎上也增加了一部分。

在分析問題的時候,等待事件對於我們還是較為重要的,我們可以根據等待事件,初步定位問題,並結合相關測試進行驗證,看到了熟悉的等待事件,我們甚至能大概猜出問題所在。相對於ORACLE來說,PG以及openGauss/MOGDB的等待事件種類和數量較少。在等待事件這方面可能還有極大優化的空間,如果能把等待事件的細粒程度增加,應該會幫助我們更好的瞭解資料庫狀態,解決資料庫問題。

一般來說產生等待事件的幾種情況:
1.請求的資源忙,需要資源釋放
2.會話處於空閒狀態,等待任務
3.會話被阻塞,需要等待阻塞解除

以下內容對比可能根據PG版本有變化,如果有誤,歡迎幫我指正交流。

一、ORACLE與PG與openGauss/MOGDB等待事件種類

在ORACLE 11G裡,共有13類等待事件,包含了1367個等待事件,如下所示:

SYS@orcl11g> select distinct wait_class from v$event_name order by 1;
 
 	WAIT_CLASS 	--------------------------------------
 	Administrative		--管理類
 	Application			--應用類
 	Cluster				    --叢集類
 	Commit				--提交類
 	Concurrency		--併發
 	Configuration		--配置
 	Idle				        --空閒
 	Network				--網路
 	Other				    --其他
 	Queueing				--佇列
 	Scheduler				--任務排程
 	System I/O			--系統I/O
 	User I/O				--使用者I/O
 
 	13 rows selected. 	
 SYS@orcl11g>select count(name) from v$event_name; 
 
 COUNT(NAME) -------------------
 	              1367

而PG資料庫裡,有著9類等待事件

 /* ----------
  * Wait Classes
  * ----------
  */
 #define PG_WAIT_LWLOCK				0x01000000U   /* 等待LWLock */
 #define PG_WAIT_LOCK				0x03000000U   /* 等待Lock */
 #define PG_WAIT_BUFFER_PIN			0x04000000U   /* 等待訪問資料緩衝區 */
 #define PG_WAIT_ACTIVITY			0x05000000U   /* 伺服器程式處於空閒狀態 */
 #define PG_WAIT_CLIENT				0x06000000U   /* 等待應用客戶端程式在套接字中進行操作 */
 #define PG_WAIT_EXTENSION			0x07000000U   /* 等待擴充套件模組中的操作 */
 #define PG_WAIT_IPC					0x08000000U   /* 等待程式間通訊 */
 #define PG_WAIT_TIMEOUT				0x09000000U   /* 等待達到超時時間 */
 #define PG_WAIT_IO					0x0A000000U   /* 等待IO操作完成 */

openGauss/MOGDB裡,有著5類等待事件

 /* ----------
  * Wait Event Classes
  * ----------
  */
 #define WAIT_EVENT_END 0x00000000U   /* 等待事件結束*/
 #define PG_WAIT_LWLOCK 0x01000000U  /* 等待LWLock */
 #define PG_WAIT_LOCK 0x03000000U     /* 等待Lock */
 #define PG_WAIT_IO 0x0A000000U    /* 等待IO操作完成 */
 #define PG_WAIT_SQL 0x0B000000U  /* 等待SQL的型別 */

二、PG和openGauss/MOGDB等待事件對比

1.WAIT_EVENT_END

在型別定義裡,WAIT_EVENT_END更像是一種宣告等待事件結束的狀態,可以看到程式碼使用部分,在呼叫pgstat_report_waitevent 函式報告某個等待事件之後,進行相關處理,最後再呼叫一次pgstat_report_waitevent 函式報告WAIT_EVENT_END,類似於宣告操作結束,等待結束。
1644464198025.png
1644464341381.png

pgstat_report_waitevent 函式部分程式碼如下,這個函式會從伺服器程式需要等待的地方呼叫,會報告等待事件資訊,等待資訊被儲存作為4位元組。
1644464692392.png

2.PG_WAIT_LOCK

Lock類的等待事件表示backend後臺程式等待重量級的鎖,通常是指 relation、tuple、page、transactionid 等子型別鎖 。

在PG裡共有10種,

 /*
  * LOCKTAG is the key information needed to look up a LOCK item in the
  * lock hashtable.  A LOCKTAG value uniquely identifies a lockable object.
  *
  * The LockTagType enum defines the different kinds of objects we can lock.
  * We can handle up to 256 different LockTagTypes.
  */
 typedef enum LockTagType
 {
 	LOCKTAG_RELATION,			/* whole relation */
 	LOCKTAG_RELATION_EXTEND,	/* the right to extend a relation */
 	LOCKTAG_PAGE,				/* one page of a relation */
 	LOCKTAG_TUPLE,				/* one physical tuple */
 	LOCKTAG_TRANSACTION,		/* transaction (for waiting for xact done) */
 	LOCKTAG_VIRTUALTRANSACTION, /* virtual transaction (ditto) */
 	LOCKTAG_SPECULATIVE_TOKEN,	/* speculative insertion Xid and token */
 	LOCKTAG_OBJECT,				/* non-relation database object */
 	LOCKTAG_USERLOCK,			/* reserved for old contrib/userlock code */
 	LOCKTAG_ADVISORY			/* advisory user locks */
 } LockTagType;

而openGauss/MOGDB的LOCK類等待事件增加了LOCKTAG_PARTITION、LOCKTAG_PARTITION_SEQUENCE、LOCKTAG_CSTORE_FREESPACE、LOCKTAG_RELFILENODE、LOCKTAG_SUBTRANSACTION,分別是分割槽、分割槽序列、cstore的空閒空間、relfilenode以及子事務的等待。

 /*
  * LOCKTAG is the key information needed to look up a LOCK item in the
  * lock hashtable.	A LOCKTAG value uniquely identifies a lockable object.
  *
  * The LockTagType enum defines the different kinds of objects we can lock.
  * We can handle up to 256 different LockTagTypes.
  */
 typedef enum LockTagType {
     LOCKTAG_RELATION, /* whole relation */
     /* ID info for a relation is DB OID + REL OID; DB OID = 0 if shared */
     LOCKTAG_RELATION_EXTEND, /* the right to extend a relation */
     /* same ID info as RELATION */
     LOCKTAG_PARTITION,          /*partition*/
     LOCKTAG_PARTITION_SEQUENCE, /*partition sequence*/
     LOCKTAG_PAGE,               /* one page of a relation */
     /* ID info for a page is RELATION info + BlockNumber */
     LOCKTAG_TUPLE, /* one physical tuple */
     /* ID info for a tuple is PAGE info + OffsetNumber */
     LOCKTAG_TRANSACTION, /* transaction (for waiting for xact done) */
     /* ID info for a transaction is its TransactionId */
     LOCKTAG_VIRTUALTRANSACTION, /* virtual transaction (ditto) */
     /* ID info for a virtual transaction is its VirtualTransactionId */
     LOCKTAG_OBJECT, /* non-relation database object */
     /* ID info for an object is DB OID + CLASS OID + OBJECT OID + SUBID */
     LOCKTAG_CSTORE_FREESPACE, /* cstore free space */
 
     /*
      * Note: object ID has same representation as in pg_depend and
      * pg_description, but notice that we are constraining SUBID to 16 bits.
      * Also, we use DB OID = 0 for shared objects such as tablespaces.
      */
     LOCKTAG_USERLOCK, /* reserved for old contrib/userlock code */
     LOCKTAG_ADVISORY, /* advisory user locks */
     /* same ID info as spcoid, dboid, reloid */
     LOCKTAG_RELFILENODE, /* relfilenode */
     LOCKTAG_SUBTRANSACTION, /* subtransaction (for waiting for subxact done) */
     /* ID info for a transaction is its TransactionId + SubTransactionId */
     LOCK_EVENT_NUM
 } LockTagType;

3.PG_WAIT_IO

如下的IO類部分為openGauss/MOGDB和PG12.1對比所不具有的,可以看到PG12.1比openGauss/MOGDB多了邏輯複製查詢重寫,Reorder Buffer的讀寫等待、時間線歷史檔案的同步、WAL同步、WAL BOOTSTRAP的同步、寫等待等等。

	WAIT_EVENT_DSM_FILL_ZERO_WRITE,
    	WAIT_EVENT_LOCK_FILE_RECHECKDATADIR_READ,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_CHECKPOINT_SYNC,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_MAPPING_SYNC,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_MAPPING_WRITE,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_SYNC,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_TRUNCATE,
    	WAIT_EVENT_LOGICAL_REWRITE_WRITE,
        WAIT_EVENT_REORDER_BUFFER_READ,
    	WAIT_EVENT_REORDER_BUFFER_WRITE,
    	WAIT_EVENT_REORDER_LOGICAL_MAPPING_READ,
    	WAIT_EVENT_TIMELINE_HISTORY_FILE_SYNC,
    	WAIT_EVENT_TIMELINE_HISTORY_FILE_WRITE,
    	WAIT_EVENT_TIMELINE_HISTORY_READ,
    	WAIT_EVENT_TIMELINE_HISTORY_SYNC,
    	WAIT_EVENT_TIMELINE_HISTORY_WRITE,
    	WAIT_EVENT_WALSENDER_TIMELINE_HISTORY_READ,
    	WAIT_EVENT_WAL_BOOTSTRAP_SYNC,
    	WAIT_EVENT_WAL_BOOTSTRAP_WRITE,
        WAIT_EVENT_WAL_SYNC,

而如下部分為PG12.1不具有而openGauss/MOGDB獨有的,多了undo檔案相關,doublerwite檔案讀寫等等、

     WAIT_EVENT_BUF_HASH_SEARCH,
     WAIT_EVENT_BUF_STRATEGY_GET,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_EXTEND,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_PREFETCH,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_READ,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_WRITE,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_FLUSH,
     WAIT_EVENT_UNDO_FILE_SYNC,
     WAIT_EVENT_WAL_BUFFER_ACCESS,
     WAIT_EVENT_WAL_BUFFER_FULL,
     WAIT_EVENT_DW_READ,
     WAIT_EVENT_DW_WRITE,
     WAIT_EVENT_DW_SINGLE_POS,
     WAIT_EVENT_DW_SINGLE_WRITE,
     WAIT_EVENT_PREDO_PROCESS_PENDING,
     WAIT_EVENT_PREDO_APPLY,
     WAIT_EVENT_DISABLE_CONNECT_FILE_READ,
     WAIT_EVENT_DISABLE_CONNECT_FILE_SYNC,
     WAIT_EVENT_DISABLE_CONNECT_FILE_WRITE,
     WAIT_EVENT_MPFL_INIT,
     WAIT_EVENT_MPFL_READ,
     WAIT_EVENT_MPFL_WRITE,
     WAIT_EVENT_OBS_LIST,
     WAIT_EVENT_OBS_READ,
     WAIT_EVENT_OBS_WRITE,
     WAIT_EVENT_LOGCTRL_SLEEP,
     WAIT_EVENT_COMPRESS_ADDRESS_FILE_FLUSH,
     WAIT_EVENT_COMPRESS_ADDRESS_FILE_SYNC,

4.PG_WAIT_LWLOCK

LWLock的等待事件主要包含兩種:LWLockNamed 和LWLockTranche ,前者表示backend後臺程式等待某種特定的輕量級鎖 ,後者表示表示backend後臺程式等待一組相關輕量級鎖。

這一部分的等待事件較多,就不一一列舉了,但是可以看到,openGauss/MOGDB和PG12.1的LWLockNamed 類等待事件只有少部分一致,這個可能與openGauss/MOGDB基於PG9點幾版本研發有關,等待事件重新定義了。而LWLockTranche 這部分還是有一部分是一致的,但明顯openGauss/MOGDB補充的等待事件數量也更加多。
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5.PG_WAIT_SQL

這一類的等待事件是openGauss/MOGDB分的一類關於SQL的,可以看到等待的SQL型別。

    /* ----------
     * Wait Events - SQL
     *
     * Using this to indicate the type of  SQL DML event.
     * ----------
     */
    typedef enum WaitEventSQL {
        WAIT_EVENT_SQL_SELECT = PG_WAIT_SQL,
        WAIT_EVENT_SQL_UPDATE,
        WAIT_EVENT_SQL_INSERT,
        WAIT_EVENT_SQL_DELETE,
        WAIT_EVENT_SQL_MERGEINTO,
        WAIT_EVENT_SQL_DDL,
        WAIT_EVENT_SQL_DML,
        WAIT_EVENT_SQL_DCL,
        WAIT_EVENT_SQL_TCL
    } WaitEventSQL;

如下是相應的pgstat_report_wait_count 函式使用的關於這個等待事件的部分,可以看到它主要是使用pg atomic函式根據wait_event_info為使用者新增sql計數。

        /* Using pg atomic function to add count for corresponsible WaitEventSQL */
        if (classId == PG_WAIT_SQL) {
            WaitEventSQL w = (WaitEventSQL)wait_event_info;            switch (w) {                case WAIT_EVENT_SQL_SELECT: {
                    UPDATE_SQL_COUNT(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_select,
                        WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.selectElapse);
                } break;                case WAIT_EVENT_SQL_UPDATE: {
                    UPDATE_SQL_COUNT(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_update,
                        WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.updateElapse);
                } break;                case WAIT_EVENT_SQL_INSERT: {
                    UPDATE_SQL_COUNT(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_insert,
                        WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.insertElapse);
                } break;                case WAIT_EVENT_SQL_DELETE: {
                    UPDATE_SQL_COUNT(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_delete,
                        WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.deleteElapse);
                } break;                case WAIT_EVENT_SQL_MERGEINTO:
                    pg_atomic_fetch_add_u64(&(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_mergeinto), 1);                    break;                case WAIT_EVENT_SQL_DDL:
                    pg_atomic_fetch_add_u64(&(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_ddl), 1);                    break;                case WAIT_EVENT_SQL_DML:
                    pg_atomic_fetch_add_u64(&(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_dml), 1);                    break;                case WAIT_EVENT_SQL_DCL:
                    pg_atomic_fetch_add_u64(&(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_dcl), 1);                    break;                case WAIT_EVENT_SQL_TCL:
                    pg_atomic_fetch_add_u64(&(WaitCountStatusCell->WaitCountArray[dataid].wc_cnt.wc_sql_tcl), 1);                    break;                default:                    break;
            }
        }
        LWLockRelease(WaitCountHashLock);
    }


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