↑↓ 选择↵ 打开⌫ 切换范围完整搜索

PG.CENTER 连接 PostgreSQL 文档、百科与生态知识。由 Pigsty 维护。

支持中的版本: 当前版本 (18) / 17 / 16 / 15 / 14
开发中的版本: 19 / 20devel
已结束支持的版本: 13 / 12 / 11 / 10 / 9.6 / 9.5 / 9.4 / 9.3 / 9.2
历史版本。 PostgreSQL 9.5 已结束支持。 2021-02-11. 请参阅 当前版本手册.

pg_test_timing

pg_test_timing — 测量计时开销

大纲

pg_test_timing [option...]

描述

pg_test_timing是一个用于测量系统计时开销的工具,并确认系统时间不会倒退。收集计时数据较慢的系统,可能会给出不够精确的 EXPLAIN ANALYZE结果。

选项

pg_test_timing 接受以下命令行选项:

-d duration
--duration=duration

指定测试持续时间,以秒为单位。持续时间越长,精度会略有提高,也更可能发现系统时钟倒退的问题。默认测试持续时间为 3 秒。

-V
--version

打印pg_test_timing版本并退出。

-?
--help

显示有关pg_test_timing命令行参数的帮助信息并退出。

用法

结果解读

良好的结果会显示,大多数(>90%)单次计时调用耗时不到 1 微秒。每轮循环的平均开销还会更低,在 100 纳秒以下。下面这个示例来自使用 TSC 时钟源的 Intel i7-860 系统,表现非常出色:

Testing timing overhead for 3 seconds.
Per loop time including overhead: 35.96 nsec
Histogram of timing durations:
< usec   % of total      count
     1     96.40465   80435604 
     2      3.59518    2999652 
     4      0.00015        126 
     8      0.00002         13 
    16      0.00000          2 

注意,每轮循环时间与直方图使用的单位不同。循环的解析度可以达到几纳秒(nsec),而单次计时调用的解析度只能达到 1 微秒(usec)。

测量执行器计时开销

当查询执行器使用EXPLAIN ANALYZE运行语句时,除了显示汇总信息之外,还会对各个操作分别计时。可以使用psql程序统计行数,以检查你的系统上的这类开销:

CREATE TABLE t AS SELECT * FROM generate_series(1,100000);
\timing
SELECT COUNT(*) FROM t;
EXPLAIN ANALYZE SELECT COUNT(*) FROM t;

在所测的 i7-860 系统上,普通计数查询耗时 9.8 ms,而 EXPLAIN ANALYZE版本耗时 16.6 ms,两者都处理了略多于 100,000 行。这 6.8 ms 的差异意味着每行的计时开销为 68 ns,大约是 pg_test_timing 估计值的两倍。即便是这样相对较小的开销,也会让完整计时的计数语句耗时增加近 70%。对于更复杂的查询,计时开销带来的问题就不会这么明显。

更改时钟源

在一些较新的 Linux 系统上,可以随时更改用于收集计时数据的时钟源。第二个示例在上述表现很快的同一系统上,展示了切换到较慢的 acpi_pm 时钟源后可能出现的减速:

# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource
tsc hpet acpi_pm
# echo acpi_pm > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
# pg_test_timing
Per loop time including overhead: 722.92 nsec
Histogram of timing durations:
< usec   % of total      count
     1     27.84870    1155682 
     2     72.05956    2990371 
     4      0.07810       3241 
     8      0.01357        563 
    16      0.00007          3 

在这种配置下,上面的示例EXPLAIN ANALYZE需要 115.9 ms。这意味着计时开销达到 1061 nsec,同样只是本工具直接测得数值的一个小倍数。如此之大的计时开销说明,实际查询本身只占已统计时间的一小部分,其余大多耗费在开销上。在这种配置下,任何包含大量计时操作的EXPLAIN ANALYZE总计值,都会因计时开销而被显著抬高。

FreeBSD 也允许动态更改时钟源,并会记录启动期间所选计时器的信息:

# dmesg | grep "Timecounter"
Timecounter "ACPI-fast" frequency 3579545 Hz quality 900
Timecounter "i8254" frequency 1193182 Hz quality 0
Timecounters tick every 10.000 msec
Timecounter "TSC" frequency 2531787134 Hz quality 800
# sysctl kern.timecounter.hardware=TSC
kern.timecounter.hardware: ACPI-fast -> TSC

其他系统可能只允许在启动时设置时钟源。在较旧的 Linux 系统上,“clock”内核设置是进行此类更改的唯一方式。甚至在某些较新的系统上,能看到的时钟源选项也只有“jiffies”。Jiffies 是较旧的 Linux 软件时钟实现;如果底层计时硬件足够快,它也能提供良好的解析度,如下例所示:

$ cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource
jiffies
$ dmesg | grep time.c
time.c: Using 3.579545 MHz WALL PM GTOD PIT/TSC timer.
time.c: Detected 2400.153 MHz processor.
$ pg_test_timing
Testing timing overhead for 3 seconds.
Per timing duration including loop overhead: 97.75 ns
Histogram of timing durations:
< usec   % of total      count
     1     90.23734   27694571 
     2      9.75277    2993204 
     4      0.00981       3010 
     8      0.00007         22 
    16      0.00000          1 
    32      0.00000          1 

时钟硬件和计时准确性

在计算机上收集精确的计时信息,通常依赖精度各异的硬件时钟。对于某些硬件,操作系统几乎可以将系统时钟时间直接传递给程序。系统时钟也可能来自一种只提供计时中断、按已知时间间隔周期性地产生滴答信号的芯片。无论哪种情况,操作系统内核都会提供一个屏蔽这些细节的时钟源。不过,这种时钟源的精度以及返回结果的速度,都取决于底层硬件。

不准确的计时可能导致系统不稳定。对时钟源的任何更改都应十分谨慎地测试。操作系统的默认设置有时会偏向可靠性,而不是追求最佳精度。如果你使用的是虚拟机,还应了解与其兼容的推荐时钟源。虚拟硬件在模拟计时器时会面临额外困难,厂商通常还会针对不同操作系统给出特定的设置建议。

时间戳计数器(TSC)时钟源是当前一代 CPU 上可用的最精确时钟源。当操作系统支持它且 TSC 时钟本身可靠时,它是跟踪系统时间的首选方式。TSC 也可能因多种原因无法提供精确的计时源,从而变得不可靠。较旧的系统中,TSC 时钟可能会随 CPU 温度变化,因此不适合用于计时。在某些较旧的多核 CPU 上使用 TSC,还可能导致不同核心报告的时间彼此不一致。这会引起时间倒退,而本程序正是用来检查这类问题的。即便在最新的系统上,若节能配置过于激进,也可能无法提供精确的 TSC 计时。

较新的操作系统可能会检测已知的 TSC 问题,并在发现时切换到更慢但更稳定的时钟源。如果你的系统支持 TSC 计时却没有默认使用它,那么禁用它很可能是有充分理由的。某些操作系统也可能无法正确检测所有潜在问题,或者即使已知 TSC 不准确,仍允许继续使用它。

如果系统上有高精度事件计时器(HPET),并且 TSC 不准确,那么 HPET 就是系统更倾向使用的计时器。计时器芯片本身可编程,最高可提供 100 纳秒的解析度,但在你的系统时钟中未必能看到这么高的准确性。

高级配置与电源接口(ACPI)提供了一种电源管理(PM)计时器,Linux 将其称为 acpi_pm。由 acpi_pm 派生的时钟在最佳情况下可提供 300 纳秒的解析度。

较旧 PC 硬件使用的计时器包括 8254 可编程间隔计时器(PIT)、实时时钟(RTC)、高级可编程中断控制器(APIC)计时器以及 Cyclone 计时器。这些计时器的目标解析度是毫秒级。

参见

EXPLAIN

报告文档问题

阅读 上游文档. 反馈更正前请先核对 当前版本手册.