摘要：最近研究了的兩種集群方案，分別是和，在這里總結(jié)一下二者的機(jī)制結(jié)構(gòu)優(yōu)劣測(cè)試結(jié)果等。其中的前身的，的前身是。為了避免單點(diǎn)故障，可以為所有節(jié)點(diǎn)配置對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。測(cè)試測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果顯示，兩種集群與單機(jī)的性能指標(biāo)幾乎一致，無法分辨高下。

最近研究了PG的兩種集群方案，分別是Pgpool-II和Postgres-XL，在這里總結(jié)一下二者的機(jī)制、結(jié)構(gòu)、優(yōu)劣、測(cè)試結(jié)果等。

1、 Pgpool-II和Postgres-XL簡(jiǎn)介
據(jù)我目前的了解，Pgpool-II和Postgres-XL是PG集群開源實(shí)現(xiàn)中比較成功的兩個(gè)項(xiàng)目，互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)的介紹也不少，但尚不確定二者在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中是否被廣泛使用。其中Pgpool-II的前身的Pgpool-I，Postgres-XL的前身是Postgres-XC。
1.1、Pgpool-II
Pgpool-II相當(dāng)于中間件，位于應(yīng)用程序和PG服務(wù)端之間，對(duì)應(yīng)用程序來說，Pgpool-II就相當(dāng)于PG服務(wù)端；對(duì)PG服務(wù)端來說，Pgpool-II相當(dāng)于PG客戶端。由此可見，Pgpool-II與PG是解耦合的，基于這樣的機(jī)制，Pgpool-II可以搭建在已經(jīng)存在的任意版本的PG主從結(jié)構(gòu)上，主從結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與Pgpool-II無關(guān)，可以通過slony等工具或者PG自身的流復(fù)制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。除了主從結(jié)構(gòu)的集群，Pgpool-II也支持多主結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)制模式，該模式下PG節(jié)點(diǎn)之間是對(duì)等的，沒有主從關(guān)系，寫操作同時(shí)在所有節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，這種模式下寫操作的代價(jià)很大，性能上不及主從模式。PG 9.3之后支持的流復(fù)制機(jī)制可以方便的搭建主從結(jié)構(gòu)的集群（包括同步復(fù)制與異步復(fù)制），因此Pgpool-II中比較常用的模式是流復(fù)制主從模式，其結(jié)構(gòu)如下圖（也可以一主多從）。

既然PG可以通過自身的流復(fù)制機(jī)制方便的搭建主從結(jié)構(gòu)集群，為什么還要在它上面搭建Pgpool-II呢？因?yàn)楹?jiǎn)單的主從結(jié)構(gòu)集群并不能提供連接池、負(fù)載均衡、自動(dòng)故障切換等功能，Pgpool-II正好可以做到這些，當(dāng)然負(fù)載均衡只針對(duì)讀操作，寫操作只發(fā)生在主節(jié)點(diǎn)上。為了避免單點(diǎn)故障，Pgpool-II自身也可以配置為主從結(jié)構(gòu)，對(duì)外提供虛擬IP地址，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障后，從節(jié)點(diǎn)提升為新的主節(jié)點(diǎn)并接管虛擬IP。
1.2、Postgres-XL
Postgres-XL的機(jī)制和Pgpool-II大不相同，它不是獨(dú)立于PG的，是在PG源代碼的基礎(chǔ)上增加新功能實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單來說，Postgres-XL將PG的SQL解析層的工作和數(shù)據(jù)存取層的工作分離到不同的兩種節(jié)點(diǎn)上，分別稱為Coordinator節(jié)點(diǎn)和Datanode節(jié)點(diǎn)，而且每種節(jié)點(diǎn)可以配置多個(gè)，共同協(xié)調(diào)完成原本單個(gè)PG實(shí)例完成的工作。此外，為了保證分布模式下事務(wù)能夠正確執(zhí)行，增加了一個(gè)GTM節(jié)點(diǎn)。為了避免單點(diǎn)故障，可以為所有節(jié)點(diǎn)配置對(duì)應(yīng)的slave節(jié)點(diǎn)。Postgres-XL結(jié)構(gòu)圖見下圖，來自官網(wǎng)。

Postgres-XL的Coordinator節(jié)點(diǎn)是整個(gè)集群的數(shù)據(jù)訪問入口，可以配置多個(gè)，然后在它們之上通過Nginx等工具實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。Coordinator節(jié)點(diǎn)維護(hù)著數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)信息，但不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)本身。接收到一條SQL語句后，Coordinator解析SQL，制定執(zhí)行計(jì)劃，然后分發(fā)任務(wù)到相關(guān)的Datanode上，Datanode返回執(zhí)行結(jié)果到Coordinator，Coordinator整合各個(gè)Datanode返回的結(jié)果，最后返回給客戶端。
Postgres-XL的Datanode節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)實(shí)際存取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在多個(gè)Datanode上的分布有兩種方式：復(fù)制模式和分片模式，復(fù)制模式下，一個(gè)表的數(shù)據(jù)在指定的節(jié)點(diǎn)上存在多個(gè)副本；分片模式下，一個(gè)表的數(shù)據(jù)按照指定的規(guī)則分布在多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上，這些節(jié)點(diǎn)共同保存一份完整的數(shù)據(jù)。這兩種模式的選擇是在創(chuàng)建表的時(shí)候執(zhí)行CREATE TABLE語句指定的，也可以通過ALTER TABLE語句改變數(shù)據(jù)的分布方式。

2、 Pgpool-II和Postgres-XL對(duì)比

3、 Pgpool-II和Postgres-XL的性能測(cè)試
我分別使用pgbench和benchmarksql測(cè)試了Pgpool-II集群和Postgres-XL集群的性能，為了對(duì)比，還測(cè)試單機(jī)PG的性能。
測(cè)試條件：Pgpool-II集群是搭建在兩臺(tái)虛機(jī)上的主從復(fù)制（異步）集群；Postgres-XL集群也是搭建在相同條件上的兩臺(tái)虛機(jī)的集群，其中包含兩個(gè)Coordinator節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)Datanode節(jié)點(diǎn)。單機(jī)PG也是運(yùn)行在相同條件的虛機(jī)上。操作系統(tǒng)是CentOS 6.6，單機(jī)PG和Pgpool-II集群種的PG版本號(hào)是9.5，Postgres-XL的版本號(hào)是Postgres-XL 9.5 R1.3，也只基于PG 9.5的。
3.1、pgbench測(cè)試
pgbench是PG自帶的一款簡(jiǎn)單的PG性能測(cè)試工具，測(cè)試指標(biāo)是TPS，表示每秒鐘完成的事務(wù)數(shù)。測(cè)試過程如下：
1) 建庫

psql -h 10.192.33.244 -p7777 -c "create database pgbench"

2) 生成數(shù)據(jù)

pgbench -i -s 1000 -h 10.192.33.244 -p 7777 pgbench 
#參數(shù)-s指定數(shù)據(jù)量，這里使用1000，最終生成的數(shù)據(jù)量大小約16G。

3) 測(cè)試

pgbench -h 10.192.33.244 -p7777  -c30 -T300 -n 
#測(cè)試時(shí)間5分鐘，連續(xù)測(cè)試3次。 

pgbench測(cè)試結(jié)果：

pgbench的測(cè)試結(jié)果顯示，Pgpool-II集群的性能比單機(jī)PG的性能差一些，約為84%；Postgres-XL集群的性能比單機(jī)PG的性能好一些，約為137%。
3.2、benchmarksql測(cè)試
benchmarksql的是一款常用的TPC-C測(cè)試工具，TPC-C測(cè)試衡量的是數(shù)據(jù)庫的OLTP性能。測(cè)試過程如下：
1) 建庫

psql -h 10.192.33.244 -p7777 -c "create database tpcc"

2) 生成數(shù)據(jù)

./runDatabaseBuild.sh props.pg
#props.pg為配置文件，配置數(shù)據(jù)庫鏈接信息以及測(cè)試數(shù)據(jù)量、測(cè)試時(shí)間等，
#這里配置的數(shù)據(jù)量是100 warehouse，最終生成的數(shù)據(jù)約10G，測(cè)試時(shí)間1小時(shí)。

3) 測(cè)試

./runBenchmark.sh props.pg

benchmarksql測(cè)試結(jié)果：

benchmarksql測(cè)試結(jié)果顯示，兩種集群與單機(jī)PG的性能指標(biāo)幾乎一致，無法分辨高下。出現(xiàn)這種結(jié)果的可能原因之一是：測(cè)試數(shù)據(jù)量較小，無法發(fā)揮集群的性能優(yōu)勢(shì)，尤其像Postgres-XL這個(gè)集群在設(shè)計(jì)上針對(duì)大數(shù)據(jù)處理做了一些優(yōu)化，應(yīng)該更加適合大數(shù)據(jù)處理的場(chǎng)景。鑒于benchmarksql測(cè)試生成數(shù)據(jù)十分耗時(shí)，這里就不再進(jìn)行較大數(shù)據(jù)量的測(cè)試了。

最后，綜合來看，我更傾向于Postgres-XL，如果公司今后打算用的話，我會(huì)推介。