Настройки производительности CPU в Linux⁠⁠

Эффективность параметров настройки CPU для PostgreSQL сильно зависит от типа нагрузки: OLTP требует минимальной задержки и эффективной обработки множества коротких операций, а OLAP — максимальной пропускной способности для сложных вычислений.

Основываясь на анализе практических тестов и рекомендаций, вот ключевые параметры, сгруппированные по категориям.

⚙️ Параметры управления частотой и состоянием CPU

• Управляющий драйвер (governor)
  Для OLTP: performance. Фиксация на максимальной частоте снижает задержку каждой транзакции.
  Для OLAP: performance или schedutil. Стабильно высокая частота или интеллектуальное управление от планировщика ядра ускоряют обработку объемных данных.

• Состояния простоя (C-states)
  Для OLTP: Ограничение глубоких состояний (например, processor.max_cstate=1). Снижает латентность при частых переходах от простоя к активности, что критично для отклика транзакций.
  Для OLAP: Менее критично. Можно разрешить более глубокие состояния для энергосбережения, так как запросы длительные и массовые.

🔄 Параметры параллельной обработки и планирования

• Планировщик задач ядра Linux
  Для OLTP: Отключение sched_autogroup_enabled. Предотвращает несправедливое распределение CPU между фоновыми процессами СУБД (например, autovacuum) и обработкой запросов.
  Общая рекомендация: Настройка sched_min_granularity_ns. Увеличение значения может снизить накладные расходы на переключение контекста при высокой конкуренции за CPU.

• Параметры параллелизма PostgreSQL
  Для OLAP: Крайне важны. Увеличение max_parallel_workers_per_gather, max_worker_processes. Позволяют одним аналитическим запросом задействовать несколько ядер, значительно ускоряя выполнение.
  Для OLTP: Обычно не требуют изменений. Короткие транзакции редко используют параллельное выполнение.

🧩 Параметры изоляции и привязки ресурсов

• Изоляция CPU (cgroups, systemd, isolcpus)
  Для смешанных нагрузок (OLTP+OLAP): Выделение отдельных ядер для фоновых процессов PostgreSQL (autovacuum, WAL writer) или для выполнения аналитических запросов. Это предотвращает их вмешательство в обработку критичных транзакций.
  Для чистого OLTP/OLAP: Менее актуально, но может использоваться для тонкой настройки под конкретную задачу.

• Управление прерываниями (irqbalance, smp_affinity)
  Для обеих нагрузок: Привязка сетевых прерываний и прерываний дисковой подсистемы к выделенным ядрам. Освобождает основные ядра для обработки запросов, улучшая предсказуемость производительности.

• Политики NUMA (numactl, numa_balancing)
  Для больших серверов: Отключение numa_balancing и ручная привязка экземпляра PostgreSQL к одному узлу NUMA. Уменьшает задержки при доступе к памяти, что важно для интенсивных нагрузок.

💡 Критически важные смежные настройки PostgreSQL

Производительность CPU тесно связана с корректной настройкой памяти и ввода-вывода в PostgreSQL.

• Память: shared_buffers (25-40% RAM) и work_mem. Недостаток work_mem приводит к записи временных данных на медленный диск, что создает очередь процессов в состоянии D (b), висящую на iowait, и имитирует проблему с CPU.

• Ввод-вывод: random_page_cost (понизить для SSD), effective_io_concurrency. Правильные настройки заставляют планировщик чаще выбирать индексные сканы, снижая нагрузку на CPU.

🛠️ Практические шаги для настройки

1. Определите профиль нагрузки с помощью мониторинга (например, pg_stat_statements).

2. Начните с настройки PostgreSQL, особенно параметров памяти и autovacuum.

3. Задайте CPU governor в performance — это безопасно и почти всегда дает положительный эффект.

4. Для OLAP-нагрузки активируйте и настройте параллельные запросы в PostgreSQL.

5. Если проблема сохраняется, используйте мониторинг (top, perf, vmstat) для выявления узких мест: высокой очереди (runqueue), iowait или переключений контекста. Только затем тонко настраивайте параметры ядра (C-states, планировщик).

6. Протестируйте каждое изменение на нерабочем стенде. Используйте нагрузочное тестирование, например, pgbench.

В целом, для OLTP ключевыми являются стабильно высокая частота CPU и минимизация латентности (governor, C-states). Для OLAP — максимальная пропускная способность параллельных вычислений (параметры параллелизма Postgres). Настройка параметров ОС (планировщик, изоляция) становится критичной на высоконагруженных системах или при смешанной нагрузке.