从swappiness说起，谈谈PG的OS参数优化

白鳝的洞穴 2021-06-17

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关于swappiness这个linux的VM参数，我以前在很多文章中都谈过，这个参数可以有效的避免OS突然换页给数据库带来的负面影响。swappiness的取值范围从0-200，只是设定了在OS内存不足时释放内存的优先级。swappiness参数等于释放匿名内存的优先级，200-swappiness等于释放文件缓冲的优先级。缺省值下，swappiness=60会优先释放文件缓冲，如果加大到100，则二者处于相同的优先级，而如果设置为0，则会尽可能释放文件缓冲。

为什么操作系统的缺省参数要优先释放文件缓冲呢？实际上文件缓冲是操作系统读写文件的数据缓冲，如果文件没有被修改，那么这个缓冲就可以直接释放，如果要释放的文件缓冲存储了一个被修改过的脏块，那么就需要把这个脏块回写到文件里，然后才能释放。而如果我们释放的是匿名块，这个匿名块在OS中没有对应的磁盘地址，因此要想以后再次使用这个匿名块，就必须先把这个匿名块写入swap区，然后才能释放。这个操作就是我们所说的换页。从上面的描述我们是不是可以看出，如果我们释放的是一个脏块，那么和匿名块换页的成本是一个数量级的，虽然匿名块往往和程序执行的代码或者堆栈等有关，换页对某个应用程序的影响可能更大一些，不过对于OS来说，差别不是量级的，基本上还是同量级的。

我们来看buddyinfo中的信息，可以看出，这个服务器的numa有两个节点，其中dma/dma32位于节点0，节点0中的Normal区包含了除掉DMA/DMA32以外的所有内存。

通过/proc/zoneinfo我们可以看到更为详细的信息，其中nr_inactive_file和nr_inactive_anon是可以快速被释放的内存。

Oracle数据库采用的策略是以DB CACHE作为主缓冲，并不依赖于文件系统缓冲，因此在Oracle数据库中设置swappiness为0是没有任何异议的。而对于PG等开源数据库，数据库性能与文件系统缓冲的性能有直接的关系，因此设置swappiness 为0只是能在物理内存不足时尽可能避免PG代码执行相关的匿名块被换页，让PG运行的更为平稳一些。因此在PG数据库中，仅仅设置SWAPPINESS为0还不足以直接提升PG数据库的性能。当物理内存使用达到高水位之后，被迫换页时，造成的系统性能抖动是更大的麻烦。不过不管怎么说，设置swappiness为0，总比直接关闭SWAPP要好的多，一旦真的出现极端情况，换页还是可以拯救系统。

要想让PG等依赖文件系统缓冲的数据库系统运行的更好，除了调整swappiness之外，还有很多需要调整的OS参数。下面我们就一些比较重要的OS配置做一下简单的说明。

首先是NUMA，在PG中使用NUMA是一个双刃剑，不过总的来说，在硬件与OS层面关闭NUMA，全局分配内存对PG更为友好，因此我们还是建议在一般情况下，在OS层面和BIOS层面都关闭NUMA。

其次是vm.dirty*参数的设置，对于写IO不是很大的数据库系统，这个参数可能对性能的影响不明显，对于内存中还是会出现一些换页，写IO十分多的系统，设置

vm.dirty_background_ratio = 5

vm.dirty_ratio = 10

对于稳定PG数据库的性能还是有帮助的。这两个参数与swappiness=0一起设置，才能达到较好的效果。

第三，因为PG使用的是文件系统，因此noatime mount参数对于读写十分频繁的数据库系统来说还是需要设置的。这个Mount参数会确定是否在元数据中记录文件访问的时间。

第四，存储设备的参数，比如磁盘的预读缓冲大小、磁盘的scheduler等参数，对于不同负载的应用系统来说，调整为非缺省值，在某些场合下是会有作用的。不过对于一般负载的系统，保持使用缺省值，其性能风险并不大。对于经常做全表数据扫描的ODS应用或者数据分析/数据仓库应用来说，加大预读缓冲的大小会对IO性能优化有较好的效果。而对于scheduler，缺省的cfq是一个平衡的策略，对于大多数场景来说不功不过，deadline适用于对IO延时要求比较高的OLTP需求。而对于SSD设备来说，由于其不存在传统磁盘的物理结构，在SSD盘的控制器上会自动优化IO，因此设置为noop是最佳的选择。

PG数据库与OS相关的调整相当多，篇幅有限，今天就聊这么多吧，没想到从一个swappiness能聊到这么多东西，今天所说比较发散，很多问题也仅仅是点到为止，请大家见谅。如果对这些问题有兴趣，可以到百度上去搜索相关的参数，网上已经有很多大咖对此有十分好的见解了。

postgresql

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