面试题：PostgreSQL自定义统计信息输出与性能调优

Question

在PostgreSQL中，现有的标准统计信息输出不能满足项目特定需求，需要自定义输出一些关于查询执行过程中锁争用情况、特定函数调用次数等额外统计信息。请详细阐述实现自定义统计信息输出的思路，包括涉及到的PostgreSQL源码修改点（如果有）、如何将自定义信息集成到现有的统计信息输出体系，以及如何基于这些自定义统计信息进行有效的性能调优。

Answer 1

实现自定义统计信息输出思路

1. 确定统计信息类型：明确需要统计的锁争用情况（如锁等待时间、锁请求次数等）以及特定函数调用次数。
2. 选择实现方式
   • 基于源码修改：深入PostgreSQL内核代码，在相关模块添加统计逻辑。例如，在锁管理模块跟踪锁争用，在函数调用处统计函数调用次数。
   • 使用插件机制（若有）：如果PostgreSQL提供插件机制，通过插件实现统计逻辑，减少对核心代码的直接修改。

涉及的PostgreSQL源码修改点

1. 锁争用统计
   • 在 src/backend/storage/lmgr 目录下的锁管理相关文件（如 lock.c）中，在锁请求和锁等待的关键代码处添加计数器和时间记录逻辑。例如，在锁等待函数中记录等待开始和结束时间，统计等待次数。
   • 在锁释放处更新相关统计信息，确保统计的完整性。
2. 特定函数调用次数统计
   • 定位特定函数所在的源文件。若函数是用户自定义函数，在函数定义处添加计数器逻辑；若是内置函数，在相应的函数实现文件（如 src/backend/utils/adt 下的相关文件）中添加计数器。

集成到现有统计信息输出体系

1. 扩展统计信息结构体：在 src/include/utils/ps_status.h 中定义的数据结构中添加自定义统计信息的字段，例如 lock_contention_info 和 function_call_count_info。
2. 修改输出函数：修改 src/backend/utils/activity/ps_status.c 中的统计信息输出函数（如 GetProcStatus()），将自定义统计信息包含在输出结果中。可以通过格式化字符串将新的统计信息以合适的格式添加到现有输出内容中。

基于自定义统计信息进行性能调优

1. 锁争用方面
   • 分析锁等待时间过长：若锁等待时间总和过高，检查频繁争用的锁类型和相关事务操作，优化事务逻辑，如缩短事务持有锁的时间，或调整锁的获取顺序，避免死锁和长时间等待。
   • 高锁请求次数：高锁请求次数可能意味着频繁的资源竞争，考虑是否可以合并相关操作，减少锁请求频率。
2. 特定函数调用次数方面
   • 高调用次数函数：若某个特定函数调用次数过多，评估是否可以优化函数逻辑，减少不必要的调用，或者将重复执行的部分提取出来进行缓存，以提高函数执行效率，进而提升整体性能。