【推荐收藏】Citus在多租户场景下的应用实战

呆呆的私房菜 2025-03-28

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Platform：CSDN、墨天轮、公众号（呆呆的私房菜）

近期在给客户做PostgreSQL Citus架构设计和培训，故本文继续分享关于PostgreSQL Citus多租户场景下的应用方案。

概述

SaaS应用通常采用多租户架构，多个租户可以共享同一套软件实例和基础设施，每个租户的数据集中存储在单个数据库实例中，并与其他租户隔离。
这种设计具备统一维护、资源高效、运维简单等优势。

但是，传统单机关系型数据库在应对大规模多租户应用的数据量时存在扩展瓶颈，当数据超出单节点容量时，关系模型的优势就无法体现出来了。
Citus通过分布式集群技术、实现让多租户应用像连接单机PostgreSQL一样工作，同时支持横向扩展。

使用案例

一、场景构建：
构建一个广告效果追踪和数据分析平台，其核心功能是为每个企业（租户）提供独立的分析看板。数据模型如下：

-- 企业表（租户主体）
CREATE TABLE companies (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  name text NOT NULL,
  image_url text,
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL
);
-- 广告活动表（属于企业）
CREATE TABLE campaigns (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  company_id bigint REFERENCES companies (id),
  name text NOT NULL,
  cost_model text NOT NULL,
  state text NOT NULL,
  monthly_budget bigint,
  blacklisted_site_urls text[],
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL
);


-- 广告表（属于活动）
CREATE TABLE ads (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  campaign_id bigint REFERENCES campaigns (id),
  name text NOT NULL,
  image_url text,
  target_url text,
  impressions_count bigint DEFAULT 0,
  clicks_count bigint DEFAULT 0,
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL
);


-- 事件点击表
CREATE TABLE clicks (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  ad_id bigint REFERENCES ads (id),
  clicked_at timestamp without time zone NOT NULL,
  site_url text NOT NULL,
  cost_per_click_usd numeric(20,10),
  user_ip inet NOT NULL,
  user_data jsonb NOT NULL
);


-- 展示事件表
CREATE TABLE impressions (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  ad_id bigint REFERENCES ads (id),
  seen_at timestamp without time zone NOT NULL,
  site_url text NOT NULL,
  cost_per_impression_usd numeric(20,10),
  user_ip inet NOT NULL,
  user_data jsonb NOT NULL
);

二、分布式改造
1. 定义分布列
核心原则：所有与租户相关的表必须包含company_id字段，并基于此字段分片。

Citus会将相同company_id的数据存储在同一个物理节点；
确保跨表查询（join）无需跨界点通信，性能接近单机数据库

2. 修改主键与外键

原始问题：单机数据库使用id作为主键；
但分布式环境下需要用复合主键(company_id, id)


-- 企业表（租户主体）
CREATE TABLE companies (
  id bigserial PRIMARY KEY,
  name text NOT NULL,
  image_url text,
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL
);


-- 广告活动表（分布式改造）
CREATE TABLE campaigns (
  id bigserial,       -- 移除单字段主键
  company_id bigint REFERENCES companies (id),
  name text NOT NULL,
  cost_model text NOT NULL,
  state text NOT NULL,
  monthly_budget bigint,
  blacklisted_site_urls text[],
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL,
  PRIMARY KEY (company_id, id) -- 定义复合主键
);


-- 广告表（属于活动）
CREATE TABLE ads (
  id bigserial,       -- 移除单字段主键
  company_id bigint,  -- 新增租户ID字段
  campaign_id bigint, -- 移除外键 campaigns(id)
  name text NOT NULL,
  image_url text,
  target_url text,
  impressions_count bigint DEFAULT 0,
  clicks_count bigint DEFAULT 0,
  created_at timestamp without time zone NOT NULL,
  updated_at timestamp without time zone NOT NULL,
  PRIMARY KEY (company_id, id),         -- 新增复合主键
  FOREIGN KEY (company_id, campaign_id) -- 新增级联外键
    REFERENCES campaigns (company_id, id)
);


-- 点击事件表
CREATE TABLE clicks (
  id bigserial,        -- 移除单字段主键
  company_id bigint,   -- 新增租户id字段
  ad_id bigint,        -- 移除外键 ads(id),
  clicked_at timestamp without time zone NOT NULL,
  site_url text NOT NULL,
  cost_per_click_usd numeric(20,10),
  user_ip inet NOT NULL,
  user_data jsonb NOT NULL,
  PRIMARY KEY (company_id, id),      -- 新增复合主键
  FOREIGN KEY (company_id, ad_id)    -- 新增级联外键
    REFERENCES ads (company_id, id)
);


-- 展示事件表
CREATE TABLE impressions (
  id bigserial,         -- 移除单字段主键
  company_id bigint,    -- 新增租户id字段
  ad_id bigint,         -- 移除外键 ads (id),
  seen_at timestamp without time zone NOT NULL,
  site_url text NOT NULL,
  cost_per_impression_usd numeric(20,10),
  user_ip inet NOT NULL,
  user_data jsonb NOT NULL,
  PRIMARY KEY (company_id, id),       -- 新增复合主键
  FOREIGN KEY (company_id, ad_id)     -- 新增级联外键
    REFERENCES ads (company_id, id)
);

3. 创建分布式表

SELECT create_distributed_table('companies',   'id');
SELECT create_distributed_table('campaigns',   'company_id');
SELECT create_distributed_table('ads',         'company_id');
SELECT create_distributed_table('clicks',      'company_id');
SELECT create_distributed_table('impressions', 'company_id');

4. 数据导入

-- Citus 官网提供了测试数据样例 


# 下载数据集
for dataset in companies campaigns ads clicks impressions geo_ips; do
  curl -O https://examples.citusdata.com/mt_ref_arch/${dataset}.csv
done


# 使用COPY命令导入（在psql中执行）
\copy companies FROM 'companies.csv' WITH CSV
\copy campaigns FROM 'campaigns.csv' WITH CSV
\copy ads FROM 'ads.csv' WITH CSV
\copy clicks FROM 'clicks.csv' WITH CSV
\copy impressions FROM 'impressions.csv' WITH CSV

5. 查询优化
查询必须包含租户id，citus才能正确路由到分片

示例：
-- 查询租户5的广告活动
SELECT * FROM campaigns 
WHERE company_id = 5 
  AND state = 'active';


-- 统计租户5某广告的点击量
SELECT COUNT(*) 
FROM clicks 
WHERE company_id = 5 
  AND ad_id = 123;


-- 缺少company_id，触发全分片扫描
SELECT * FROM campaigns 
WHERE name = '黑五促销';

分布式join优化，涉及相同租户时，citus在节点内直接处理

-- 高效JOIN：同一租户的活动和广告
SELECT c.name AS campaign_name, a.name AS ad_name
FROM campaigns c
JOIN ads a ON c.company_id = a.company_id 
           AND c.id = a.campaign_id
WHERE c.company_id = 5;

6. 性能分析工具

-- 查看分片分布情况
SELECT shardid, nodename, shard_size 
FROM citus_shards 
WHERE table_name = 'clicks';


-- 分析查询计划
EXPLAIN 
SELECT * FROM clicks 
WHERE company_id = 5 
  AND clicked_at > NOW() - INTERVAL '1 day';


期望输出：
Custom Scan (Citus Adaptive)  
  ->  Distributed Query
        Task Count: 1  -- 仅访问一个分片
        Tasks Shown: All
        ->  Task: Query shardid=102030
              SQL: SELECT * FROM clicks_102030 
                   WHERE (company_id = 5 AND clicked_at > $1)

7. 运维优化
动态扩容：添加新节点后，重新平衡分片

SELECT rebalance_table_shards('clicks');

超大租户隔离：将数据量极大的租户分配到专用分片

SELECT isolate_tenant_to_new_shard('clicks', 5);  -- 租户5单独分片

索引优化：

-- 创建全局索引需要包含租户id
CREATE UNIQUE INDEX valid_idx ON ads (company_id, name);

数据清理：利用分片过滤条件删除旧数据

DELETE FROM clicks 
WHERE company_id = 5 
  AND clicked_at < NOW() - INTERVAL '1 year';

本文内容就到这啦，相信读完本文可以给你带来citus实战的一些技巧~希望本篇内容能给你带来帮助。我们下篇再见！

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