PostgreSQL 的扩展pg_prewarm
pg_prewarm 是 PostgreSQL 提供的一个实用扩展，用于将数据预先加载到共享缓冲区或操作系统缓存中，从而提升查询性能。
一、扩展概述
核心功能
- 手动预热：将指定的表或索引数据加载到内存
- 自动预热：重启后恢复之前的缓存状态
- 两级缓存：支持加载到 PostgreSQL 缓冲区或操作系统缓存
适用场景
- 数据库重启后的性能恢复
- 关键业务查询的预热
- 性能测试前的环境准备
- 定期维护后的缓存重建
二、安装与基本操作
1. 安装扩展
CREATE EXTENSION pg_prewarm;
-- 验证安装
SELECT * FROM pg_available_extensions WHERE name = 'pg_prewarm';
2. 基本函数
-- 预热整个表（包括索引）
SELECT pg_prewarm('table_name');
-- 预热特定模式下的表
SELECT pg_prewarm('schema_name.table_name');
-- 预热特定索引
SELECT pg_prewarm('index_name'::regclass);
三、函数参数详解
函数签名
pg_prewarm(regclass, mode text default 'buffer', fork text default 'main',
first_block int8 default null, last_block int8 default null)
参数说明
| 参数 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
regclass | 表/索引OID | 要预热的关系对象 |
mode | text | 'buffer'(PG缓冲区), 'read'(OS缓存), 'prefetch'(异步预取) |
fork | text | 'main'(主数据), 'fsm'(空闲空间图), 'vm'(可见性图) |
first_block | int8 | 起始块号 |
last_block | int8 | 结束块号 |
四、实用场景示例
1. 预热关键业务表
-- 预热完整表到PG缓冲区
SELECT pg_prewarm('orders', 'buffer');
-- 预热到操作系统缓存
SELECT pg_prewarm('order_items', 'read');
-- 只预热前1000个块
SELECT pg_prewarm('customers', 'buffer', 'main', 0, 999);
2. 自动重启预热
-- 创建预热函数
CREATE OR REPLACE FUNCTION auto_prewarm() RETURNS void AS $$
DECLARE
r RECORD;
BEGIN
FOR r IN
SELECT relname FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n ON c.relnamespace = n.oid
WHERE c.relkind IN ('r','i')
AND n.nspname NOT IN ('pg_catalog', 'information_schema')
LOOP
EXECUTE format('SELECT pg_prewarm(%L, ''buffer'')', r.relname);
END LOOP;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;
-- 设置数据库启动时执行
ALTER SYSTEM SET shared_preload_libraries = 'pg_prewarm';
ALTER SYSTEM SET pg_prewarm.autoprewarm = on;
SELECT pg_reload_conf();
3. 定期维护脚本
#!/bin/bash
# 每周预热热门表
PGPASSWORD=$DB_PASS psql -h $DB_HOST -U $DB_USER -d $DB_NAME <<EOF
SELECT pg_prewarm('hot_table1', 'buffer');
SELECT pg_prewarm('hot_table2', 'read');
EOF
五、高级用法
1. 结合pg_stat_user_tables
-- 预热最常访问的表
SELECT pg_prewarm(schemaname||'.'||relname, 'buffer')
FROM pg_stat_user_tables
ORDER BY seq_scan + idx_scan DESC
LIMIT 10;
2. 块级精确预热
-- 只预热特定范围的块
SELECT pg_prewarm(
'large_table',
'buffer',
'main',
(SELECT min(ctid::text::point)[0]::int8 FROM large_table WHERE create_date > '2023-01-01'),
(SELECT max(ctid::text::point)[0]::int8 FROM large_table WHERE create_date > '2023-01-01')
);
3. 并行预热大表
-- 使用dblink并行预热
SELECT dblink_connect('conn1', 'dbname=mydb');
SELECT dblink_connect('conn2', 'dbname=mydb');
-- 分片预热
SELECT dblink_send_query('conn1',
'SELECT pg_prewarm(''big_table'', ''buffer'', ''main'', 0, 100000)');
SELECT dblink_send_query('conn2',
'SELECT pg_prewarm(''big_table'', ''buffer'', ''main'', 100001, 200000)');
六、性能注意事项
-
资源消耗：
- 预热过程会消耗大量I/O和内存带宽
- 建议在低峰期执行大规模预热
-
模式选择：
-- 三种模式对比 /* buffer: 加载到PG共享缓冲区（最快但容量有限） read: 加载到OS页面缓存（不挤占PG缓冲区） prefetch: 异步预取（不等待完成） */ -
监控方法：
-- 查看预热效果 SELECT c.relname, COUNT(*) AS buffers FROM pg_buffercache b JOIN pg_class c ON b.relfilenode = pg_relation_filenode(c.oid) WHERE c.relname = 'prewarmed_table' GROUP BY c.relname;
七、与类似工具对比
| 特性 | pg_prewarm | pgfincore | os预热工具 |
|---|---|---|---|
| 内置PG支持 | ✔ | ✖ (第三方扩展) | ✖ |
| 精确控制预热范围 | ✔ | ✔ | ✖ |
| 支持操作系统缓存 | ✔ | ✔ | ✔ |
| 自动重启恢复 | ✔ | ✖ | ✖ |
八、生产环境建议
-
关键表预热：
-- 每日任务预热TOP10表 SELECT pg_prewarm(relid::regclass, 'buffer') FROM pg_stat_user_tables ORDER BY idx_scan + seq_scan DESC LIMIT 10; -
配置优化：
# postgresql.conf shared_buffers = 8GB # 足够容纳预热数据 pg_prewarm.autoprewarm = on # 启用自动预热 pg_prewarm.autoprewarm_interval = 300 # 每5分钟保存状态 -
避免过度使用：
- 不要预热很少访问的表
- 监控缓冲区命中率调整策略
SELECT sum(heap_blks_hit) / nullif(sum(heap_blks_hit + heap_blks_read), 0) FROM pg_statio_user_tables;
pg_prewarm 是PostgreSQL性能调优工具箱中的重要组件，合理使用可以显著减少冷启动后的性能波动，但需要根据实际业务负载设计预热策略。
