磐维数据库简介

“中国移动磐维数据库”（ChinaMobileDB），简称“磐维数据库”（PanWeiDB）。是中国移动信息技术中心首个基于中国本土开源数据库打造的面向ICT基础设施的自研数据库产品。

其产品内核能力基于华为 OpenGauss 开源软件，并进一步提升了系统稳定性。

磐维数据库 V1.0 基于 openGauss 3.0 研发，在2022年12月29日，openGauss Summit 2022大议上正式发布。

磐维数据库 V2.0 基于 openGauss 5.0 研发，在2023年12月28日，openGauss Summit 2023大会上重磅发布。

磐维数据库2.0，具有高性能、高可靠、高安全、高兼容等特点，能够为集中式、分布式、云原生、一体机等多种应用场景提供强大支撑。

1.磐维数据库查询结果按列展示

         磐维数据库中如何实现查询结果按列展示？类似与MySQL数据库的\G效果，可以使用\x命令，以扩展方式显示查询结果

[omm@pw01 data]$ gsql -d postgres
gsql ((PanWeiDB 2.0.0 (Build0)) compiled at 2024-01-05 17:19:18 commit 9fbca90 last mr  )
Non-SSL connection (SSL connection is recommended when requiring high-security)
Type "help" for help.

postgres=# \x
Expanded display is on.
postgres=# \l
List of databases
-[ RECORD 1 ]-----+------------
Name              | panweidb
Owner             | omm
Encoding          | UTF8
Collate           | C
Ctype             | C
Access privileges | 
-[ RECORD 2 ]-----+------------
Name              | postgres
Owner             | omm
Encoding          | UTF8
Collate           | C
Ctype             | C
Access privileges | 
-[ RECORD 3 ]-----+------------
Name              | template0
Owner             | omm
Encoding          | UTF8
Collate           | C
Ctype             | C
Access privileges | =c/omm
                  | omm=CTc/omm
-[ RECORD 4 ]-----+------------
Name              | template1
Owner             | omm
Encoding          | UTF8
Collate           | C
Ctype             | C
Access privileges | =c/omm
                  | omm=CTc/omm

postgres=# select * from pg_user limit 1;
-[ RECORD 1 ]----+-------------
usename          | pwaudit
usesysid         | 34
usecreatedb      | f
usesuper         | f
usecatupd        | f
userepl          | f
passwd           | ********
valbegin         | 
valuntil         | 
respool          | default_pool
parent           | 0
spacelimit       | 
useconfig        | 
nodegroup        | 
tempspacelimit   | 
spillspacelimit  | 
usemonitoradmin  | f
useoperatoradmin | f
usepolicyadmin   | f

postgres=# 

postgres=# \x
Expanded display is off.
postgres=# 

2.gsql常用命令介绍

本文介绍磐维数据库里后台psql工具在一些常用场景下的快捷使用命令。

2.1 使用-r便捷编辑模式

[omm@pw01 data]$ gsql -d postgres -r
gsql ((PanWeiDB 2.0.0 (Build0)) compiled at 2024-01-05 17:19:18 commit 9fbca90 last mr  )
Non-SSL connection (SSL connection is recommended when requiring high-security)
Type "help" for help.

postgres=# 

否则当输入出错时，不能直接使用删除键。

2.2 快速编辑SQL并执行

元命令\e自动打开上次的查询进行编辑，编辑完成之后立刻执行

[omm@pw01 data]$ gsql -d postgres -r
gsql ((PanWeiDB 2.0.0 (Build0)) compiled at 2024-01-05 17:19:18 commit 9fbca90 last mr  )
Non-SSL connection (SSL connection is recommended when requiring high-security)
Type "help" for help.

postgres=# select * from pg_users limit 1;
ERROR:  relation "pg_users" does not exist on dn_6001_6002_6003
LINE 1: select * from pg_users limit 1;
                      ^
postgres=# \e
select * from pg_users limit 1;
~

上面使用\e直接在上一个SQL语句里进行编辑修改，然后wq保存退出编辑模式之后，自动执行新SQL语句。

2.3 定制客户端提示符

客户端提示符变量，我们可以定制PROMPT1(等待新命令时的提示符)，.gsqlrc文件可以进行下面的设置：

\set PROMPT1 '%`date +%H:%M:%S` (%n@%M:%>)%/%R%#%x'


postgres=# \set PROMPT1 '%`date +%H:%M:%S` (%n@%M:%>)%/%R%#%x'
17:40:30 (omm@local:/database/panweidb/tmp:17700)postgres=#
17:40:32 (omm@local:/database/panweidb/tmp:17700)postgres=#select * from dual;
 dummy 
-------
 X
(1 row)

17:40:50 (omm@local:/database/panweidb/tmp:17700)postgres=#

PROMPT1变量可以定制操作系统的命令，例如显示时间。

2.4 使用边框美化查询结果

在.gsqlrc文件增加下面的设置，可以对查询结果设置边框，美化输出。

\pset border 2
\pset linestyle unicode

2.5 查询结果自动适配屏幕宽度

在psql里面使用如下pset命令

pset format wrapped \pset columns 0 

或者psql选项里加这两个设置$ psql -r --pset=format=wrapped --pset=columns=0 

2.6 输出不同的查询格式

文本紧凑模式

[omm@pw01 data]$ psql -qtA  -c "select * from pg_user limit 2;"
pwaudit|34|0|0|0|0|********|||default_pool|0||||||0|0|0
pwsso|35|0|0|0|0|********|||default_pool|0||||||0|0|0
[omm@pw01 data]$ 

文本紧凑模式，使用多字符分隔符@@

[omm@pw01 data]$ psql -qtA -F '@@'  -c  "select * from pg_user limit 2;"
pwaudit@@34@@0@@0@@0@@0@@********@@@@@@default_pool@@0@@@@@@@@@@@@0@@0@@0
pwsso@@35@@0@@0@@0@@0@@********@@@@@@default_pool@@0@@@@@@@@@@@@0@@0@@0
[omm@pw01 data]$ 

HTML格式

[omm@pw01 data]$ psql -qtH  -c "select * from pg_user limit 2;"
<table border="1">
  <tr valign="top">
    <td align="left">pwaudit</td>
    <td align="right">34</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">********</td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">default_pool</td>
    <td align="right">0</td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
  </tr>
  <tr valign="top">
    <td align="left">pwsso</td>
    <td align="right">35</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">********</td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">default_pool</td>
    <td align="right">0</td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">&nbsp; </td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
    <td align="left">0</td>
  </tr>
</table>

[omm@pw01 data]$ 

2.7查看元命令的query语句

使用-E或者–echo-hidden查看db的执行语句

$ psql -E -c "\l"

[omm@pw01 data]$ psql -E -c "\l"
********* QUERY **********
SELECT d.datname as "Name",
       pg_catalog.pg_get_userbyid(d.datdba) as "Owner",
       pg_catalog.pg_encoding_to_char(d.encoding) as "Encoding",
       d.datcollate as "Collate",
       d.datctype as "Ctype",
       pg_catalog.array_to_string(d.datacl, E'\n') AS "Access privileges"
FROM pg_catalog.pg_database d
ORDER BY 1;
**************************

                         List of databases
   Name    | Owner | Encoding | Collate | Ctype | Access privileges 
-----------+-------+----------+---------+-------+-------------------
 panweidb  | omm   | UTF8     | C       | C     | 
 postgres  | omm   | UTF8     | C       | C     | 
 template0 | omm   | UTF8     | C       | C     | =c/omm           +
           |       |          |         |       | omm=CTc/omm
 template1 | omm   | UTF8     | C       | C     | =c/omm           +
           |       |          |         |       | omm=CTc/omm
(4 rows)

[omm@pw01 data]$ 

查看自定义函数函数列表

$ psql -E -c "\df"

2.8 同时显示query语句及结果

使用-e，–echo-queries回显语句

$ psql -e -c "select 'x' from dual;select now();"

2.9 单步调试

使用-s，–single-step单步调试

$ psql -s -c "select 'x' from dual;select now();"

3.常用gsql的元命令

3.1 查看客户端工具版权信息：\copyright

3.2 查看当前登录信息：\conninfo

3.3 查看有哪些数据库：\l

3.4 查看有哪些数据表：\dt

3.5 \d查看表定义

postgres=# \dt
                  List of relations
 Schema |           Name           | Type  |  Owner
--------+--------------------------+-------+----------
 public | cloud_sql_static         | table | postgres
 public | cloud_subscriber_devices | table | postgres
 public | cloud_subscribers        | table | postgres
 public | cloud_table_static       | table | postgres
 public | sxacc-device-types       | table | postgres
 public | sxacc-devices            | table | postgres
(6 rows)

postgres=# \d cloud_table_static
             Table "public.cloud_table_static"
       Column        |           Type           | Modifiers
---------------------+--------------------------+-----------
 relname             | character varying(255)   |
 seq_scan            | bigint                   |
 seq_tup_read        | bigint                   |
 idx_scan            | bigint                   |
 idx_tup_fetch       | bigint                   |
 n_tup_ins           | bigint                   |
 n_tup_upd           | bigint                   |
 n_tup_del           | bigint                   |
 n_tup_hot_upd       | bigint                   |
 n_live_tup          | bigint                   |
 n_dead_tup          | bigint                   |
 n_mod_since_analyze | bigint                   |
 last_vacuum         | timestamp with time zone |
 last_autovacuum     | timestamp with time zone |
 last_analyze        | timestamp with time zone |
 last_autoanalyze    | timestamp with time zone |
 vacuum_count        | bigint                   |
 autovacuum_count    | bigint                   |
 analyze_count       | bigint                   |
 autoanalyze_count   | bigint                   |
 import_date         | timestamp with time zone |

postgres=#

3.6 查看表/索引占用空间大小 

给测试表test插入500万数据：

postgres=# create table test(id int primary key, name varchar(100));
CREATE TABLE
postgres=# insert into test(id,name) select n,n||'_francs' from generate_series(1,5000000) n;
INSERT 0 5000000
postgres=# \di+ test_pkey
                          List of relations
 Schema |   Name    | Type  |  Owner   | Table |  Size  | Description
--------+-----------+-------+----------+-------+--------+-------------
 public | test_pkey | index | postgres | test  | 107 MB |
(1 row)

postgres=# \dt+ test
                    List of relations
 Schema | Name | Type  |  Owner   |  Size  | Description
--------+------+-------+----------+--------+-------------
 public | test | table | postgres | 249 MB |
(1 row)

3.7 切换数据库：\c 数据库名

3.8 切换目录

cd 如果不带参数，则切换到当前用户的主目录。\! pwd用来显示当前工作路径（叹号后有空格）
postgres=# \! pwd
/home/postgres
postgres=# \!pwd
Invalid command \!pwd. Try \? for help.
postgres=# \cd /pgtbs
postgres=# \! pwd
/pgtbs
postgres=# 

3.9 显示执行时间（\timing on | off）

mydb=> \timing on
Timing is on.
mydb=> select id,name from t1 limit 10;

3.10 退出命令行客户端：\q

[omm@panwei ~]$ gsql -d escspdb -r
gsql ((PanWeiDB 2.0.0 (Build0)) compiled at 2024-01-05 17:19:18 commit 9fbca90 last mr  )
非SSL连接（安全性要求高时，建议使用SSL连接）
输入 "help" 来获取帮助信息。

escspdb=# \q
[omm@panwei ~]$ 

3.11 其他

\db 列出表空间信息
\du 列出用户、角色
\dt 列出数据库表
\di 列出索引
\dx 列出插件
\df 列出函数
\dv 列出view
\i FILE 执行文件中的命令 
\h [NAME]  sql命令的help信息

使用psql执行sql命令，-c :指定psql执行一个给定的命令字符串command
psql -c '\x' -c 'SELECT * FROM pg_user;'

使用psql执行sql文件，-f :从文件filename而不是标准输入中读取命令
[postgres@pgserver12 ~]$ cat test.sql
select now();
select current_date;
select 1;
[postgres@pgserver12 ~]$ psql -f test.sql


把所有查询输出放到文件filename中。这等效于命令\o。 
[postgres@pgserver12 ~]$ psql -o /tmp/2.log

4.死锁

4.1 如何统计死锁的条数：

postgres=# select datname,deadlocks from pg_stat_database;
  datname  | deadlocks 
-----------+-----------
 template1 |         0
 template0 |         0
 panweidb  |         0
 postgres  |         0
(4 rows)

postgres=# 

4.2 如何找到导致死锁的sql

方法1、通过报错找到对应的sql:

select * from pg_stat_activity where datname = 'db01';

select datname,pid,query,connection_info from  pg_stat_activity where pid='47183102150400' or pid='47183356102400';

以上的两个pid，是从死锁的报错中获取的。

方法2、直接去pg_log日志里，检索deadlock detected，下边有执行死锁的sql。

5.杀死会话

对于磐维CMDB数据库的会话查杀，建议优先使用pg_terminate_backend函数，如果查杀失败，需要使用更强力的命令时，可以使用kill -9或者kill命令查杀客户端进程。

在执行查杀的会话窗口中，查询pg_stat_activity获取连接会话的PID

select datid,pid,state,query from pg_stat_activity;

postgres=# select datid,pid,state,query from pg_stat_activity;
 datid |      pid       | state  |                        query                        
-------+----------------+--------+-----------------------------------------------------
 20538 | 47456966424320 | idle   | 
 20538 | 47456949643008 | idle   | 
 20538 | 47457226524416 | idle   | show default_transaction_read_only;
 20538 | 47457377584896 | active | select datid,pid,state,query from pg_stat_activity;
(4 rows)

postgres=# 

使用pg_terminate_backend杀会话

select * from pg_terminate_backend(47440526968576);

postgres=# select * from pg_terminate_backend(47440526968576);
WARNING:  PID 47440526968576 is not a gaussdb server thread
 pg_terminate_backend 
----------------------
 f
(1 row)

postgres=# 

 查杀会话举例：

--先查会话的pid
postgres=# select datid,pid,state,query from pg_stat_activity where query like '%pw_version%';
 datid |      pid       | state  |                                        query                                        
-------+----------------+--------+-------------------------------------------------------------------------------------
 20538 | 47922937857792 | active | select datid,pid,state,query from pg_stat_activity where query like '%pw_version%';
 20538 | 47922981963520 | idle   | select * from pw_version();
(2 rows)
--基于上一步查到的pid杀会话
postgres=# select * from pg_terminate_backend(47922981963520);
 pg_terminate_backend 
----------------------
 t
(1 row)
--再次查询，会话已消失
postgres=# select datid,pid,state,query from pg_stat_activity where query like '%pw_version%';
 datid |      pid       | state  |                                        query                                        
-------+----------------+--------+-------------------------------------------------------------------------------------
 20538 | 47922937857792 | active | select datid,pid,state,query from pg_stat_activity where query like '%pw_version%';
(1 row)

6.sql执行计划

SQL执行计划概述：

SQL执行计划是一个节点树，显示磐维数据库执行一条SQL语句时执行的详细步骤。每一个步骤为一个数据库运算符。

如何获取执行计划：

使用EXPLAIN命令可以查看优化器为每个查询生成的具体执行计划。EXPLAIN给每个执行节点都输出一行，显示基本的节点类型和优化器为执行这个节点预计的开销值。具体用法如下：

• EXPLAIN statement：只生成执行计划，不实际执行。其中statement代表SQL语句。
• EXPLAIN ANALYZE statement：生成执行计划，进行执行，并显示执行的概要信息。显示中加入了实际的运行时间统计，包括在每个规划节点内部花掉的总时间（以毫秒计）和它实际返回的行数。
• EXPLAIN PERFORMANCE statement：生成执行计划，进行执行，并显示执行期间的全部信息。

escspdb=# explain select business_id from cert where business_id >100000;
                       QUERY PLAN                        
---------------------------------------------------------
 Seq Scan on cert  (cost=0.00..395.90 rows=620 width=23)
   Filter: ((business_id)::bigint > 100000)
(2 行记录)

escspdb=# 


escspdb=# EXPLAIN ANALYZE select business_id from cert where business_id ='Test_20230720_009';
                                                      QUERY PLAN                                                      
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 [Bypass]
 Index Only Scan using cert_pkey on cert  (cost=0.00..8.27 rows=1 width=23) (actual time=0.059..0.059 rows=1 loops=1)
   Index Cond: (business_id = 'Test_20230720_009'::text)
   Heap Fetches: 1
 Total runtime: 0.105 ms
(5 行记录)

escspdb=# 

escspdb=# EXPLAIN PERFORMANCE select business_id from cert where business_id ='Test_20230720_009';
                                                         QUERY PLAN                                                         
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 [Bypass]
 Index Only Scan using cert_pkey on escsp.cert  (cost=0.00..8.27 rows=1 width=23) (actual time=0.026..0.027 rows=1 loops=1)
   Output: business_id
   Index Cond: (cert.business_id = 'Test_20230720_009'::text)
   Heap Fetches: 1
   (Buffers: shared hit=3)
   (CPU: ex c/r=43646396419570728, ex row=1, ex cyc=43646396419570728, inc cyc=43646396419570728)
 Total runtime: 0.110 ms
(8 行记录)

escspdb=# 

7.数据库日志收集

gs_collector --begin-time="BEGINTIME" --end-time="ENDTIME" [-h HOSTNAME |
-f HOSTFILE] [--keyword=KEYWORD] [--speed-limit=SPEED] [-o OUTPUT] [-l LO
GFILE] [-C CONFIGFILE]

示例：gs_collector --begin-time="20240707 14:00" --end-time="20240707 19:00"
说明：不加-h参数时，收集的是集群中所有节点的信息

[omm@pw01 data]$ gs_collector --begin-time="20240707 14:00" --end-time="20240707 19:00"
Successfully parsed the configuration file.
create Dir.
Successfully create dir.
do system check interval 0 : count 1
Collecting OS information.
The cmd is source /home/omm/.bashrc; python3 '/database/panweidb/tool/script/local/LocalCollect.py' -t system_check -U omm -l /database/panweidb/log/omm/om/gs_local.log -C '{#TypeName#: #System#, #Content#: #ps,ioStat,netFlow,spaceUsage,cpuInfo,memInfo,disk,#, #Interval#: #0#, #Count#: #1#}' 
Failed to collect OS information.
do database check interval 0 : count 1
Collecting catalog statistics.
Successfully collected catalog statistics.
do log check interval 0 : count 1
Collecting Log files.
Successfully collected Log files.
do Config check 0:1
Collecting Config files.
Successfully collected Config files.
Collecting files.
Successfully collected files.
All results are stored in /database/panweidb/log/omm/collector_20240707_190115.tar.gz.
[omm@pw01 data]$ 

 8.创建用户和数据库

需求描述
库名：pwejb
用户名：pwejb
端口：17700
密码：1qlIk8L2aaWW
客户端白名单：192.168.122.231

a.创建用户USER
CREATE USER pwejb IDENTIFIED BY '1qlIk8L2aaWW';
grant all privileges to pwejb;

b. 使用如下命令创建一个新的表空间pwejb_tbs，并将表空间pwejb_tbs授权给用户pwejb
CREATE TABLESPACE pwejb_tbs OWNER pwejb RELATIVE LOCATION 'tablespace/pwejb_tbs1';

c. 使用如下命令创建一个新的数据库pwejb，放在使用pwejb_tbs表空间中,使用UTF8编码，兼容性为B
CREATE DATABASE pwejb WITH TABLESPACE = pwejb_tbs ENCODING='UTF8';

d.使用以下命令为数据库设置默认的模式搜索路径。
ALTER DATABASE pwejb SET search_path TO pa_catalog,public;
grant all privileges on database pwejb to pwejb;

e.使用如下命令修改数据库表空间
ALTER DATABASE pwejb SET TABLESPACE pwejb_tbs;

f.在数据库本地测试数据库连接
gsql -d pwejb -U pwejb -W '1qlIk8L2aaWW' -r


g.添加客户端白名单，允许192.168.122.231远程访问磐维数据库
gs_guc reload -N all -I all -h 'host all all 192.168.122.231/24 sha256'

h.通过客户端连接数据库
gsql -h IP -p 17700 -d pwejb -U pwejb -r

9.修改数据库密码有效期

数据库用户的密码都有密码有效期（password_effect_time），当达到密码到期提醒天数
（password_notify_time）时，系统会在用户登录数据库时提示用户修改密码。

postgres=# show password_effect_time;
 password_effect_time 
----------------------
 90
(1 row)

postgres=# show password_notify_time;
 password_notify_time 
----------------------
 7
(1 row)

-- 修改用户密码有效期时间为36500(集群内所有节点执行)
alter system set password_effect_time to 36500;


-- 用户密码有效期查询校验(集群内所有节点查询确认)
select b.usename,a.passwordtime,a.passwordtime+numtodsinterval(to_number((select setting from pg_settings where name='password_effect_time')),'DAY') as passwordexpiredtime  from 
(select roloid,max(passwordtime) as passwordtime from pg_catalog.pg_auth_history group by roloid) a 
right join 
(select usename,usesysid from pg_user) b 
on a.roloid=b.usesysid;

 usename |         passwordtime          |      passwordexpiredtime      
---------+-------------------------------+-------------------------------
 omm     | 2024-07-07 17:03:19.04627+08  | 2124-06-13 17:03:19.04627+08
 pwadmin | 2024-07-07 17:03:19.063156+08 | 2124-06-13 17:03:19.063156+08
 pwsso   | 2024-07-07 17:03:19.079373+08 | 2124-06-13 17:03:19.079373+08
 pwaudit | 2024-07-07 17:03:19.095594+08 | 2124-06-13 17:03:19.095594+08
(4 rows)

postgres=# 
-- 用户密码有效期查询校验(集群内所有节点查询确认)  
show password_effect_time;

 10.数据库添加白名单

gs_guc reload -N all -I all -h 'host all all 192.168.122.230/24 sha256'

--以上命令执行完成之后，会在3台主机的pg_hba.conf增加如下内容。

[omm@pw01 data]$ cat /database/panweidb/data/pg_hba.conf|grep 230
host all all 192.168.122.230/24 sha256
[omm@pw01 data]$ 

11.查看数据库大小（降序）

select datname,pg_size_pretty(pg_database_size(datname)) as dbsize from pg_database order by 2 desc;


escspdb=# select datname,pg_size_pretty(pg_database_size(datname)) as dbsize from pg_database order by 2 desc;
    datname     | dbsize  
----------------+---------
 testzaq        | 9015 MB
 caoss          | 60 MB
 template1      | 24 MB
 panweidb       | 24 MB
 template0      | 24 MB
(5 行记录)

escspdb=# 

13.查看表大小（降序）

select tableowner,schemaname,tablename,pg_size_pretty(pg_table_size(schemaname||'.'||tablename)) as table_size from pg_tables order by pg_table_size(schemaname||'.'||tablename) desc;

escspdb=# select tableowner,schemaname,tablename,pg_size_pretty(pg_table_size(schemaname||'.'||tablename)) as table_size from pg_tables order by pg_table_size(schemaname||'.'||tablename) desc;
 tableowner |     schemaname     |           tablename           | table_size 
------------+--------------------+-------------------------------+------------
 escsp      | escsp              | operation_info                | 448 MB
 omm        | pg_catalog         | pg_attribute                  | 5552 kB
 omm        | pg_catalog         | pg_rewrite                    | 3360 kB
 escsp      | escsp              | cert                          | 2976 kB
 omm        | pg_catalog         | pg_proc                       | 2520 kB
...

14.磐维数据库集群管理组件介绍

       磐维数据库作为面向OLTP业务的关系型数据库，在主备集群模式下，如何实现对节点的监控，感知故障，实现自动主备切换，保证集群的高可用，是至关重要的，相信大家也非常感兴趣，下面我们就一起来揭秘磐维数据集群管理组件Cluster Manager。

14.1 集群介绍

Cluster Manager（CM）是磐维数据库集群管理组件，是磐维数据库集群高可用的保障。CM的主要功能有：

• 数据库主备节点状态监控，故障自动主备切换

• 网络通信故障、文件系统故障等故障监控

• 支持集群、节点查询、配置、操作等

此外，还支持自定义资源纳管，如分布式中间件ShardingSphere等。

14.1.1 高可用组网  

CM组件包含CM Agent（CMA），CM Server（CMS），OM Monitor（CMM）三个核心模块。为保证磐维数据库节点（DN）的高可用，需要满足以下组网条件：

• 每个节点都需要部署CMM、CMA：CMM监控本节点CMA实例；CMA监控本节点的DN、CMS实例，采集信息上报CMS主

• CMS、DN不需要每个节点都部署

• CMS、DN实例组成各自的集群

• CMS集群实个数>=3，基于Quorum协议实现自仲裁，以及DN仲裁，需要保证一半以上实例存活

磐维数据库推荐的高可用部署方案为一主两备，组网如下图所示。除此之外，CM还支持双中心组网方案，并支持优先同中心选主。         

14.1.2进程保活机制  

CM组件包含cm_server，cm_agent，以及om_monitor三个进程，分别为CMS、CMA，以及CMM模块。磐维数据库（DN）进程为gaussdb。如下图所示：

DN、CMS保活：由CMA来负责

CMA每秒检查一次DN、CMS健康状态。若进程不存在，拉起进程；通过检查DN、CMS进程状态，以及时间阈值内多次查询检测进程是否僵死，并负责杀死僵死进程，重新拉起。

CMA保活：由CMM来负责

CMM每秒检查一次CMA健康状态。若进程不存在，拉起进程；若进程僵死，则杀死僵死进程，重新拉起。

CMM保活：由系统定时任务来兜底

系统定时任务每分钟第0秒执行一次。若进程不存在，下一轮定时任务执行时拉起进程；若进程僵死，则下一轮定时任务执行时杀死僵死进程，再下一轮重新拉起。

14.2 主要模块及功能 

CM组件整体架构，以及模块核心功能如下图所示：

14.2.1 CM Agent  

CM Agent在多线程模式下，实现对本地DN、CMS的看护，以及CMS与DN的交互。主要功能如下：

检查保持与CMS主的连接

CMA的ConnCmsPMain线程负责循环检查与CMS主的连接状态，检查的间隔AGENT_RECV_CYCLE为200ms。若连接不存在，则重新建立连接。

检查与所有peer DN的连接

CMA的DNConnectionStatusCheckMain线程负责循环ping所有peer DN节点，检查的间隔由agent_report_interval参数控制，默认为1s。若与所有peer DN节点断连，且本节点为DN主，则上报CMS，并杀死本节点DN，CMS将启动DN仲裁。

检查上报DN的状态

CMA的DNStatusCheckMain线程负责循环检查DN状态，检查的间隔由agent_report_interval参数控制，默认为1s。若进程不存在，则上报CMS，并拉起进程，CMS仲裁模块将启动DN仲裁。

检查上报CMS的状态

CMA同样循环检测本节点CMS状态，每次检查的间隔为1s。若进程不存在，则上报CMS，并拉起进程，CMS HA模块将启动主备自仲裁。若进程出现T状态，则判定为进程僵死，则将僵死情况上报CMS，并杀死进程，重新拉起，CMS HA模块也将启动主备自仲裁。

检测磁盘使用率、磁盘故障

CMA通过在数据、日志路径下创建临时文件，进行读写测试（fopen，fwrite，fread），来检测DN、CMS磁盘故障，若出现失败，则将disc damage状态上报CMS。

检测CPU、MEM、磁盘IO使用率

CMA还负责检测节点cpu、mem，以及所有磁盘io使用是否达阈值。

检测进程僵死

CMA的DNPhonyDeadStatusCheckMain线程负责循环检测DN、CMS进程是否僵死，检测的间隔由agent_phony_dead_check_interval参数控制，默认为10s，其中包含检测时间。

若DN进程出现T、D、Z状态，则判定为进程僵死，将T、Z状态上报CMS，若为T状态，则将检测间隔更新为36s。若非以上状态，则连接数据库，执行查询语句，若执行失败，则判定为进程僵死。当上报次数达到阈值，CMS仲裁模块将启动僵死处理。

向CMS主上报消息

CMA的SendCmsMsgMain线程负责循环将DN、CMS状态上报CMS主，每次上报的间隔为200ms。

处理CMS主下发的命令

CMA同时负责接收并处理CMS下发的命令，根据命令类型，执行对DN的操作。

14.2.2 CM Server  

CM Server通过CMA是实现与DN的交互。CMS集群基于Quorum协议，实现对DN集群的仲裁选主，以及自仲裁。核心功能如下：

处理DN节点仲裁

服务线程接收CMA定时上报的DN节点状态，感知DN异常。若为主故障，则启动仲裁，确定候选DN后，启动升主流程。若进程被判定为僵死，则进行僵死处理，若僵死进程为主节点，处理完成后，进入仲裁选主。

处理CMS节点自仲裁

服务线程接收CMA定时上报的CMS节点状态，感知CMS故障，若为主故障，则根据Quorum协议实现CMS集群选主。

处理存储达阈值、磁盘故障

服务线程接收CMA定时上报的DN数据、日志路径磁盘使用情况，循环处理，间隔由datastorage_threshold_check_interval参数控制，默认为10s，每分钟输出检测日志。

当磁盘用量超过只读阈值的80%（只读阈值由datastorage_threshold_value_check控制，默认为85%）时，发送预告警，否则清除预告警。当超过只读阈值时，则向所有DN实例发送只读命令（通过CMA），发送只读告警，否则清除所有DN实例只读命令状态（通过CMA），清除只读告警。

需要注意的是，只读状态为集群级设置，因此集群中任何一个节点磁盘使用达到阈值，集群都会被设置为只读模式，导致写请求返回失败。

 15.集群维护

15.1启停数据库集群

--启停整个集群
gs_om -t start
gs_om -t stop
gs_om -t restart  
或者
cm_ctl start
cm_ctl stop 

[root@pw01 soft]# su - omm
Last login: Sun Jul  7 17:05:04 CST 2024 on pts/0
[omm@pw01 ~]$ cm_ctl stop
cm_ctl: stop cluster. 
cm_ctl: stop nodeid: 1
cm_ctl: stop nodeid: 2
cm_ctl: stop nodeid: 3
............
cm_ctl: stop cluster successfully.
[omm@pw01 ~]$


[omm@pw01 ~]$ cm_ctl start
cm_ctl: checking cluster status.
cm_ctl: checking cluster status.
cm_ctl: checking finished in 432 ms.
cm_ctl: start cluster. 
cm_ctl: start nodeid: 1
cm_ctl: start nodeid: 2
cm_ctl: start nodeid: 3
................
cm_ctl: start cluster successfully.
[omm@pw01 ~]$ 

15.2 查看数据库集群的状态

gs_om -t status --detail
或者
cm_ctl query -Cvid

[omm@pw01 data]$ gs_om -t status --detail
[  CMServer State   ]

node    node_ip         instance                             state
--------------------------------------------------------------------
1  pw01 192.168.122.142 1    /database/panweidb/cm/cm_server Primary
2  pw02 192.168.122.120 2    /database/panweidb/cm/cm_server Standby
3  pw03 192.168.122.235 3    /database/panweidb/cm/cm_server Standby

[   Cluster State   ]

cluster_state   : Normal
redistributing  : No
balanced        : No
current_az      : AZ_ALL

[  Datanode State   ]

node    node_ip         instance                     state            
----------------------------------------------------------------------
1  pw01 192.168.122.142 6001 /database/panweidb/data P Standby Normal
2  pw02 192.168.122.120 6002 /database/panweidb/data S Standby Normal
3  pw03 192.168.122.235 6003 /database/panweidb/data S Primary Normal
[omm@pw01 data]$ cm_ctl query -Cvid
[  CMServer State   ]

node    node_ip         instance                             state
--------------------------------------------------------------------
1  pw01 192.168.122.142 1    /database/panweidb/cm/cm_server Primary
2  pw02 192.168.122.120 2    /database/panweidb/cm/cm_server Standby
3  pw03 192.168.122.235 3    /database/panweidb/cm/cm_server Standby

[   Cluster State   ]

cluster_state   : Normal
redistributing  : No
balanced        : No
current_az      : AZ_ALL

[  Datanode State   ]

node    node_ip         instance                     state            | node    node_ip         instance                     state            | node    node_ip         instance                     state
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1  pw01 192.168.122.142 6001 /database/panweidb/data P Standby Normal | 2  pw02 192.168.122.120 6002 /database/panweidb/data S Standby Normal | 3  pw03 192.168.122.235 6003 /database/panweidb/data S Primary Normal
[omm@pw01 data]$ 

15.3 启停单节点进程（包括cm和数据库进程）

cm_ctl start -n <nodeid> 
cm_ctl stop -n <nodeid> 

15.4 启停单节点数据库

gs_ctl start [-D <DATADIR>]
gs_ctl stop  [-D <DATADIR>]
gs_ctl restart  [-D <DATADIR>]

15.5 查看单节点数据库状态

 gs_ctl query [-D <DATADIR>]

[omm@pw01 data]$ gs_ctl query -D /database/panweidb/data
[2024-07-07 18:43:29.792][18929][][gs_ctl]: gs_ctl query ,datadir is /database/panweidb/data 
 HA state:           
        local_role                     : Standby
        static_connections             : 2
        db_state                       : Normal
        detail_information             : Normal

 Senders info:       
No information 
 Receiver info:      
        receiver_pid                   : 2995
        local_role                     : Standby
        peer_role                      : Primary
        peer_state                     : Normal
        state                          : Normal
        sender_sent_location           : 0/7006F40
        sender_write_location          : 0/7006F40
        sender_flush_location          : 0/7006F40
        sender_replay_location         : 0/7006F40
        receiver_received_location     : 0/7006F40
        receiver_write_location        : 0/7006F40
        receiver_flush_location        : 0/7006F40
        receiver_replay_location       : 0/7006F40
        sync_percent                   : 100%
        channel                        : 192.168.122.142:42764<--192.168.122.235:17701

[omm@pw01 data]$ 

15.6 查看数据库静态配置

gs_om -t view


[omm@pw01 ~]$ gs_om -t view

NodeHeader:
version:301
time:1720342985
nodeCount:3
node:1
============================================================
azName:AZ1
azPriority:1
node :1
nodeName:pw01
ssh channel :
sshChannel 1:192.168.122.142
datanodeCount :1
datanodeInstanceType :primary
datanode 1:
datanodeLocalDataPath :/database/panweidb/data
datanodeXlogPath :
datanodeListenIP 1:192.168.122.142
datanodePort :17700
datanodeLocalHAIP 1:192.168.122.142
datanodeLocalHAPort :17701
dn_replication_num: 3
datanodePeer0DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer0HAIP 1:192.168.122.120
datanodePeer0HAPort :17701
datanodePeer1DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer1HAIP 1:192.168.122.235
datanodePeer1HAPort :17701
============================================================
azName:AZ1
azPriority:1
node :2
nodeName:pw02
ssh channel :
sshChannel 1:192.168.122.120
datanodeCount :1
datanodeInstanceType :standby
datanode 1:
datanodeLocalDataPath :/database/panweidb/data
datanodeXlogPath :
datanodeListenIP 1:192.168.122.120
datanodePort :17700
datanodeLocalHAIP 1:192.168.122.120
datanodeLocalHAPort :17701
dn_replication_num: 3
datanodePeer0DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer0HAIP 1:192.168.122.142
datanodePeer0HAPort :17701
datanodePeer1DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer1HAIP 1:192.168.122.235
datanodePeer1HAPort :17701
============================================================
azName:AZ1
azPriority:1
node :3
nodeName:pw03
ssh channel :
sshChannel 1:192.168.122.235
datanodeCount :1
datanodeInstanceType :standby
datanode 1:
datanodeLocalDataPath :/database/panweidb/data
datanodeXlogPath :
datanodeListenIP 1:192.168.122.235
datanodePort :17700
datanodeLocalHAIP 1:192.168.122.235
datanodeLocalHAPort :17701
dn_replication_num: 3
datanodePeer0DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer0HAIP 1:192.168.122.142
datanodePeer0HAPort :17701
datanodePeer1DataPath :/database/panweidb/data
datanodePeer1HAIP 1:192.168.122.120
datanodePeer1HAPort :17701
============================================================
[omm@pw01 ~]$ 

15.7 数据库主备切换（主备机均正常时）

主备机均正常的状态下，主备机之间可以通过switchover命令进行角色切换,

cm_ctl switchover -n <nodeid> -D <datadir>
示例：cm_ctl switchover -n 2 -D /data/panweidb/data

--从节点上执行，执行后，从节点变成主节点
gs_ctl switchover -D /opt/huawei/install/data/dn
注意：执行switchover或failover后，需要执行gs_om -t refreshconf 命令记录当前主备机信息。

15.8 数据库主备切换（主机故障时）

主机故障后可以通过failover命令对备机进行升主。

gs_ctl failover   [-D DATADIR]

15.9 重建备库

gs_ctl build -b auto -D <datadir>

15.10 数据库节点扩缩容

详情可以参考文档：数据库节点扩缩容

gs_expansion -U omm -G dbgrp -h 192.168.100.14 -X ./clusterconfig.xml
gs_dropnode -U omm -G dbgrp -h 192.168.100.14

16.慢sql录制开启和关闭

16.1 慢SQL开启

问题现象：业务适配或者上线前期，性能压测，优化，如何记录业务慢sql。

解决方法：开启数据库慢sql录制开关。

gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "log_min_duration_statement =3000" #---- 慢sql录制
gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "enable_stmt_track=on"
gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "track_stmt_stat_level = 'OFF,L1'" #---- 慢sql执行计划录制
gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "track_stmt_details_size = 40960"
gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "instr_unique_sql_count = 200000"
gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "track_stmt_parameter = 'on'"

开启后：在数据库中查看 select * from dbe_perf.statement_history ; --- 必须在postgres库中，使用超级用户查看。

16.2 慢SQL参数说明

参数详解：

log_min_duration_statement ：记录日志的时间

参数说明：当某条语句的持续时间大于或者等于特定的毫秒数时，log_min_duration_statement参数用于控制记录每条完成语句的持续时间。

设置log_min_duration_statement可以很方便地跟踪需要优化的查询语句。对于使用扩展查询协议的客户端，语法分析、绑定、执行每一步所花时间被独立记录。

该参数属于SUSET类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置。

enable_stmt_track：

参数说明：控制是否启用Full /Slow SQL特性。

在x86平台集中式部署下，硬件配置规格为32核CPU/256GB内存，使用Benchmark SQL 5.0工具测试性能，开关此参数性能影响约1.2%。

track_stmt_stat_level ：

参数说明：控制语句执行跟踪的级别。

该参数属于USERSET类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置，不区分英文字母大小写。

取值范围：字符型

该参数分为两部分，形式为'full sql stat level, slow sql stat level'

第一部分为全量SQL跟踪级别，取值范围为OFF、L0、L1、L2

第二部分为慢SQL的跟踪级别，取值范围为OFF、L0、L1、L2

track_stmt_details_size ：

参数说明：设置单语句可以收集的最大的执行事件的大小(byte)。

该参数属于USERSET类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置。

取值范围：整型，0 ~ 100000000

instr_unique_sql_count ：

参数说明：控制系统中unique sql信息实时收集功能。配置为0表示不启用unique sql信息收集功能。

该值由大变小将会清空系统中原有的数据重新统计（备机不支持此能力）；从小变大不受影响。

当系统中产生的unique sql条目数量大于instr_unique_sql_count时，若开启了unique sql自动淘汰，则系统会按unique sql的更新时间由远到近自动淘汰一定比例的条目，使得新产生的unique sql信息可以继续被统计。若没有开启自动淘汰，则系统产生的新的unique sql信息将不再被统计。

在x86平台集中式部署下，硬件配置规格为32核CPU/256GB内存，使用Benchmark SQL 5.0工具测试性能，开关此参数性能影响约3%。

track_stmt_parameter：

参数说明：开启track_stmt_parameter后，在statement_history中记录的执行语句不再进行归一化操作，可以显示完整SQL语句信息，辅助DBA进行问题定位。其中对于简单查询，显示完整语句信息；对于PBE语句，显示完整语句信息的同时，追加每个变量数值信息，格式为“query string；parameters:$1=value1,$2=value2,...”。

该参数属于SIGHUP类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置。

16.3 慢SQL解除

问题来了，开启录制sql后，慢sql会逐渐累积，如何清理避免日志过大，影响数据库性能？

方法：

gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "track_stmt_retention_time= '3600,604800'" #---- 慢sql清理参数

通过此函数监控查看 statement_history 表大小，当表的增长非常大时，就需要调整track_stmt_retention_time参数，使清理频率加快。

select * from pg_catalog.pg_size_pretty(pg_catalog.pg_table_size('statement_history'));

track_stmt_retention_time

参数说明：组合参数，控制全量/慢SQL记录的保留时间。以60秒为周期读取该参数，并执行清理超过保留时间的记录，仅sysadmin用户可以访问。

该参数属于SIGHUP类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置。

取值范围：字符型

该参数分为两部分，形式为'full sql retention time, slow sql retention time'

full sql retention time为全量SQL保留时间，取值范围为0 ~ 86400

slow sql retention time为慢SQL的保留时间，取值范围为0 ~ 604800

默认值：3600,604800

16.4 慢sql录制开启-执行计划

生产环境中，经常出现某些sql运行特别慢，dba获取到慢sql，单独执行非常的快，无法判断是资源异常导致，还是执行计划与手动执行不一样。

PanweiDB 数据库提供慢sql执行计划录制功能，协助dba 定位问题。

方法：

gs_guc reload -Z coordinator -N all -I all -c "track_stmt_stat_level = 'OFF,L1'" #---- 慢sql执行计划录制

track_stmt_stat_level ：

参数说明：控制语句执行跟踪的级别。

该参数属于USERSET类型参数，请参考表1中对应设置方法进行设置，不区分英文字母大小写。

取值范围：字符型

该参数分为两部分，形式为'full sql stat level, slow sql stat level'

第一部分为全量SQL跟踪级别，取值范围为OFF、L0、L1、L2

第二部分为慢SQL的跟踪级别，取值范围为OFF、L0、L1、L2。

慢sql可通过此视图进行查询：在数据库中查看 select * from dbe_perf.statement_history ; --- 必须在postgres库中，使用超级用户查看。