使用 Aurora 优化型读取功能提高 Aurora PostgreSQL 的查询性能

使用 Aurora 优化型读取功能，您可以实现更快的 Aurora PostgreSQL 查询处理。使用 Aurora 优化型读取功能的 Aurora PostgreSQL 数据库实例可将查询延迟缩短多达 8 倍，对于具有超出数据库实例内存容量的大型数据集的应用程序，最多可节省 30% 的成本。

PostgreSQL 中的 Aurora 优化型读取功能概述

创建使用基于 Graviton 的 R6gd 和基于英特尔的 R6id 实例以及非易失性存储规范（NVMe）存储的数据库集群时，默认可以使用 Aurora 优化型读取功能。可在以下 PostgreSQL 版本中可使用此功能：

Aurora 优化型读取支持两种功能：分层缓存和临时对象。

启用优化型读取的分层缓存 - 使用分层缓存，您可以将数据库实例缓存容量最多扩展至实例内存的 5 倍。这样可以自动维护缓存以包含最新的、事务一致的数据，从而使应用程序免除管理基于外部结果集的缓存解决方案数据货币的开销。对于之前从 Aurora 存储中获取数据的查询，查询延迟可缩短高达 8 倍。

在 Aurora 中，默认参数组中 shared_buffers 的值通常设置为可用内存的 75% 左右。但是，对于 r6gd 和 r6id 实例类型，Aurora 将减少 4.5% 的 shared_buffers 空间，用于托管优化型读取缓存的元数据。

启用优化型读取的临时对象 - 使用临时对象，您可以通过将 PostgreSQL 生成的临时文件放置在本地 NVMe 存储上来实现更快的查询处理。这将减少通过网络流向 Elastic Block Storage（EBS）的流量。对于排序、联接或合并大量数据而不符合数据库实例上可用内存容量范围的高级查询，延迟可缩短高达 2 倍，吞吐量可提升高达 2 倍。

在 Aurora I/O 优化版集群上，优化型读取同时在 NVMe 存储上利用分层缓存和临时对象。借助启用了优化型读取的分层缓存功能，Aurora 为临时对象分配 2 倍的实例内存，为内部操作分配大约 10% 的存储，剩余的存储作为分层缓存。在 Aurora 标准集群上，优化型读取仅使用临时对象。

在 Aurora PostgreSQL 中，使用 temp_tablespaces 参数配置存储临时对象的表空间。

要检查是否配置了临时对象，请使用以下命令：

postgres=> show temp_tablespaces;
temp_tablespaces
---------------------
aurora_temp_tablespace
(1 row)            
        

aurora_temp_tablespace 是由 Aurora 配置的指向 NVMe 本地存储的表空间。您无法修改此参数或切换回 Amazon EBS 存储。

要检查优化型读取缓存是否已开启，请使用以下命令：

postgres=> show shared_preload_libraries;
                 shared_preload_libraries
--------------------------------------------------------
rdsutils,pg_stat_statements,aurora_optimized_reads_cache    

使用 Aurora 优化型读取

当使用其中一个基于 NVMe 的数据库实例预调配 Aurora PostgreSQL 数据库实例时，该数据库实例会自动使用 Aurora 优化型读取功能。

要启用 Aurora 优化读取，请执行以下操作之一：

在支持其中一个或多个数据库实例类（具有本地 NVMe SSD 存储）的所有 AWS 区域中，均可使用 Aurora 优化型读取功能。有关更多信息，请参阅 Amazon Aurora 数据库实例类。

要切换回未优化读取功能的 Aurora 实例，请将 Aurora 实例的数据库实例类修改为类似的实例类，该实例类对于数据库工作负载没有 NVMe 临时存储。例如，如果当前数据库实例类是 db.r6gd.4xlarge，请选择 db.r6g.4xlarge 以切换回该实例类。有关更多信息，请参阅修改 Aurora 数据库实例。

Aurora 优化型读取的使用案例

启用优化型读取的分层缓存

以下是一些可从优化型读取分层缓存中受益的使用案例：

启用优化型读取的临时对象

以下是一些可从优化型读取临时对象中受益的使用案例：

监控使用 Aurora 优化读取的数据库实例

您可以使用 EXPLAIN 命令监控使用启用了优化型读取的分层缓存的查询，如以下示例所示：

Postgres=> EXPLAIN (ANALYZE, BUFFERS) SELECT c FROM sbtest15 WHERE id=100000000                   

QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------------------------
 Index Scan using sbtest15_pkey on sbtest15  (cost=0.57..8.59 rows=1 width=121) (actual time=0.287..0.288 rows=1 loops=1)
   Index Cond: (id = 100000000)
   Buffers: shared hit=3 read=2 aurora_orcache_hit=2
   I/O Timings: shared/local read=0.264
 Planning:
   Buffers: shared hit=33 read=6 aurora_orcache_hit=6
   I/O Timings: shared/local read=0.607
 Planning Time: 0.929 ms
 Execution Time: 0.303 ms
(9 rows)
Time: 2.028 ms
            
        

您可以通过以下 CloudWatch 指标监控使用 Aurora 优化型读取功能的数据库实例：

这些指标提供有关可用实例存储的存储空间、IOPS 和吞吐量的数据。有关这些指标的更多信息，请参阅 Amazon Aurora 的实例级指标。

您还可以使用此 pg_proctab 扩展来监控 NVMe 存储。

postgres=>select * from pg_diskusage();

major | minor |       devname       | reads_completed | reads_merged | sectors_read | readtime | writes_completed | writes_merged | sectors_written | writetime | current_io | iotime  | totaliotime
------+-------+---------------------+-----------------+--------------+--------------+----------+------------------+---------------+-----------------+-----------+------------+---------+-------------
      |       | rdstemp             |           23264 |            0 |       191450 |    11670 |          1750892 |             0 |        24540576 |    819350 |          0 | 3847580 |      831020
      |       | rdsephemeralstorage |           23271 |            0 |       193098 |     2620 |           114961 |             0 |        13845120 |    130770 |          0 |  215010 |      133410
(2 rows)    

Aurora 优化型读取的最佳实践

对于 Aurora 优化型读取使用以下最佳实践：