Greenplum 6.8数据存储区创建：从环境准备到gpinitsystem完整实操指南-北京尧图网络

2. 环境准备把CentOS 7的底子打好如果说数据存储区是Greenplum的心脏那操作系统环境就是这套集群的骨架。骨架不正后面全是麻烦。我见过不少人跳过这一步直接装软件结果初始化集群时冒出一堆莫名其妙的报错回头排查才发现是系统参数没配好。这一章节把环境准备拆开揉碎讲清楚照着做就行。2.1 用户规划为什么必须用gpadmin账号Greenplum官方安装文档第一条就是创建gpadmin用户这不是走形式。Greenplum的管理进程master和segment在生产环境里必须用非root用户启动原因有两点一是安全考虑数据库进程一旦被提权攻击root权限就是灾难二是Greenplum自身的管理工具如gpadmin身份执行的gpconfig、gpstop会校验运行用户用root跑往往会报权限错误。创建用户时建议把家目录放在独立分区别跟根分区挤在一起。GP在运行时会往家目录写日志、配置文件、备份文件随着运行时间增长体积不小。我的习惯是单独划一个/data分区给数据库用家目录放在/data/gpadmin下面groupadd gpadmin useradd -g gpadmin -d /data/gpadmin -s /bin/bash gpadmin注意最后面的shell参数务必指定为/bin/bash。Greenplum的很多脚本依赖bash特性如果用默认的sh后面跑gpinit时可能遇到诡异的解析问题。创建好后设置密码顺便把ssh免密配了。Greenplum集群内部通信大量依赖SSH多机环境下必须让gpadmin用户能免密登录到所有节点包括自己。这一步可以在装完软件后再做但先把用户建好总没错。2.2 系统内核参数照着这份配置抄作业Greenplum对共享内存、信号量、文件句柄的要求比普通应用高出一个量级。原因很简单Greenplum架构是基于PostgreSQL的MPP实现每个segment实际上就是一个独立的PostgreSQL实例每个实例都要申请共享内存、信号量、进程数。一台机器上跑8个甚至16个segment实例时默认的内核参数根本扛不住。我整理了一份经过多次验证的sysctl配置直接放到/etc/sysctl.conf里即可kernel.shmall 1073741824 kernel.shmmax 1099511627776 kernel.shmmni 4096 vm.overcommit_memory 2 vm.overcommit_ratio 95 fs.aio-max-nr 1048576 fs.file-max 6815744 net.core.rmem_max 1048576 net.core.wmem_max 1048576 net.core.rmem_default 262144 net.core.wmem_default 262144 net.ipv4.ip_local_port_range 1024 65535这里挑几个容易踩坑的说kernel.shmmax这个值建议设为物理内存的一半以上。如果机器是256GB内存设成128GB是比较稳妥的。设小了PostgreSQL共享内存分配会直接失败。vm.overcommit_memory 2配合vm.overcommit_ratio 95意思是告诉内核允许进程申请的内存可以达到物理内存的95%。Greenplum每个segment进程都有内存预算如果不开放这个限制segment启动时申请内存会被操作系统拒绝。fs.file-max决定整个系统能打开的文件句柄上限。Greenplum每个segment会打开大量数据文件这个值设到6815744是官方建议值实际生产中可以更高。改完执行sysctl -p生效。还要给gpadmin用户单独提高ulimit限制编辑/etc/security/limits.confgpadmin soft nofile 65536 gpadmin hard nofile 65536 gpadmin soft nproc 131072 gpadmin hard nproc 131072这两组限制的意义nofile是文件句柄数nproc是进程数上限。Greenplum一个节点上所有segment的进程加起来可能上百个默认的1024进程限制会直接卡死初始化过程。2.3 关闭防火墙和SELinux别让安全机制成为绊脚石这一步在官方文档里一笔带过但实际生产中最容易在这里翻车。Greenplum集群内部通信端口范围很广master端口是5432Segment端口从40000开始往后排还有镜像段的端口加上GP使用的高端口范围防火墙规则很难精确放行。既然是在内网部署直接关闭防火墙最省事systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld sed -i s/SELINUXenforcing/SELINUXdisabled/ /etc/selinux/configSELinux也必须关。它的强制访问控制机制会拦截PostgreSQL对数据文件的读写而且报错信息非常隐蔽通常是文件权限正确但就是无法写入排查起来极为耗时间。改完SELinux配置后需要重启或者执行setenforce 0临时关闭。提示如果你所在环境严格要求不能关闭防火墙至少需要放行5432、40000-41000之间的TCP端口以及GPDB监控代理使用的端口段。但说实话在内网环境里因为防火墙问题排查网络不通的精力远大于写几条规则的精力。2.4 磁盘文件系统与挂载配置数据存储区最终落在一堆目录上这些目录所在文件系统的性能直接决定Greenplum的IO表现。我强烈建议数据目录使用XFS文件系统而不是ext4。XFS对大数据文件的支持、并发IO性能、动态inode分配都比ext4更适合分析型数据库场景。创建文件系统时的几个细节mkfs.xfs -f -n ftype1 /dev/sdb1ftype1这个参数容易被忽略。它控制XFS是否记录文件类型信息默认情况下CentOS 7的mkfs.xfs会开启但如果你用了老旧的工具版本可能出现ftype0这会导致数据库创建工作目录时报错。用1确保打开。挂载时建议加noatime参数减少不必要的磁盘写入mount -o noatime,allocsize64k /dev/sdb1 /dataallocsize64k是XFS的预分配块大小可以降低小文件碎片的概率。把挂载信息写进/etc/fstab注意加上_netdev选项防止网络相关的文件系统在网络上电之前挂载导致系统启动失败。如果机器有多块盘建议用RAID10做底层存储。Greenplum本身有数据副本机制Mirror但是RAID10的条带化带来的性能提升加上Mirror的安全保障两者叠加才能扛得住大数据量分析查询。3. 安装Greenplum 6.8软件本体环境准备好之后开始装Greenplum软件本身。安装包从官网获取整个安装过程本身不复杂但是有几个细节会直接影响后续的存储区创建值得展开说说。3.1 安装包获取与解压校验Greenplum 6.8的安装包大概是几百MB的rpm文件。下载后第一件事不是急着安装而是校验文件完整性md5sum greenplum-db-6.8.0-rhel7-x86_64.rpm拿官方公布的MD5值比对防止下载损坏。我遇到过rpm包下载不完整但能解压成功的情况后期初始化集群时疯狂报错排查半天才发现是安装包的问题。解压后是一个可执行文件运行后会释放出真正的rpm包unzip greenplum-db-6.8.0-XXXXXX.zip ./greenplum-db-6.8.0-rhel7-x86_64.bin这个过程需要root权限安装到默认路径/usr/local下面是常规做法。安装完成后greenplum的二进制文件位于/usr/local/greenplum-db-6.8.0同时会出现一个软链接/usr/local/greenplum-db指向最新版本。这个软链接很关键后续所有环境变量都依赖它。3.2 环境变量配置GP的PATH和LD_LIBRARY_PATH安装完软件后切换回gpadmin用户需要配置环境变量。打开/data/gpadmin/.bashrc加入以下内容source /usr/local/greenplum-db/greenplum_path.sh export MASTER_DATA_DIRECTORY/data/gpadmin/data/master export PATH$PATH:$MASTER_DATA_DIRECTORYgreenplum_path.sh这个脚本是Greenplum自带的会自动设置PATH、LD_LIBRARY_PATH、PYTHONPATH等环境变量。注意务必在gpadmin用户的环境配置里source它root用户不需要。MASTER_DATA_DIRECTORY这个变量是本篇文章主角——数据存储区——的关键一环。它指定了master节点的数据目录位置。Greenplum的架构里master节点只保存元数据和全局数据字典不存实际业务数据但缺少这个目录集群无法启动。我习惯把master数据目录放在独立路径下跟segment数据目录分开管理。全部配置好后执行source ~/.bashrc验证greenplum命令是否可用。3.3 配置/etc/hosts与SSH免密Greenplum集群内节点之间的通信走TCP/IP而主机名解析依赖/etc/hosts。在每台机器上配置统一的主机名映射192.168.10.11 gp-master 192.168.10.12 gp-seg1 192.168.10.13 gp-seg2IP地址换成你自己的。这里有个小坑主机名不要用带下划线或特殊符号的名字Greenplum有些脚本对主机名校验很严格纯字母加横线是最稳的。SSH免密配置是初始化集群的前置条件。在gpadmin用户下执行ssh-keygen -t rsa -N cat ~/.ssh/id_rsa.pub ~/.ssh/authorized_keys chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys然后把公钥分发到所有节点的gpadmin用户的authorized_keys里。单机环境测试用也要做这一步因为master和segment可能在同一台机器上通过SSH连接来交换状态信息。做完这步验证一下ssh gp-master执行hostname能免密返回结果就说明配置成功。4. 数据存储区设计创建之前先想明白这几个问题现在到了本篇核心内容。我见过太多人一上来就gpinitsystem然后被一堆参数搞晕。实际上创建数据存储区本质上是回答三个问题目录放哪里、目录叫什么名字、每个节点放多少个segment实例。想清楚了再动手一次就能成功。4.1 Greenplum的存储架构与数据目录逻辑Greenplum的数据存储区和单机数据库完全不同。在单机数据库中数据目录就是一个目录比如PostgreSQL默认的/var/lib/pgsql/data。Greenplum中每个segment实例都有自己独立的数据目录master也有自己的数据目录它们一起构成一个集群级的“数据存储区”概念。用一张表来理清结构组件数据目录作用Master保存pg_control、全局系统表管理元数据不存业务数据Primary Segment保存用户表数据分片对外提供查询服务Mirror Segment保存Primary的副本主段故障时自动接管每个Segment数据目录下都有类似PostgreSQL的目录结构base、pg_xlog、pg_clog等。这些目录由gpinitsystem自动创建不需要手动mkdir。理解这层关系后目录设计就有了判断依据。生产环境里最好让不同segment的数据目录落在不同的物理磁盘上这样可以避免多个segment并发写同一块盘的IO瓶颈。如果磁盘资源有限至少要做到多个segment目录散落在不同挂载点。4.2 目录规划SEG_PREFIX、端口号与数据目录的命名规则gpinitsystem初始化时需要指定数据目录的路径和命名前缀。规划方式直接影响后续扩容、维护的便利性。我常用的目录结构是这样的/data/gpadmin/data/primary/gpseg0 /data/gpadmin/data/primary/gpseg1 /data/gpadmin/data/primary/gpseg2 /data/gpadmin/data/mirror/gpseg0 /data/gpadmin/data/mirror/gpseg1 /data/gpadmin/data/mirror/gpseg2这里有两个关键参数SEG_PREFIX数据目录的前缀。上面例子中我用的前缀是gpseg数字部分是gpinitsystem自动编号的。Segment编号从0开始递增master数据目录则固定使用gpseg-1负数表示master。数据目录路径就是存储区的物理位置。每个segment目录必须提前创建好还是交给gpinitsystem自动创建答案是如果使用DATA_DIRECTORY数组指定路径gpinitsystem会自动创建segment目录但父目录比如/data/gpadmin/data/primary必须存在且属主为gpadmin。端口号分配方面Greenplum会自动从PORT_BASE开始按每台机器上segment的数量递增。比如设置PORT_BASE40000那么第一台机器上第一个segment端口是40000第二个是40001以此类推。Mirror端口由MIRROR_PORT_BASE指定例如41000。注意端口号不能和系统已有服务冲突也不能在段与段之间重复。设计时留出足够的间隔比如primary从40000开始mirror从41000开始两者间距根据segment数量定。4.3 计算Segment数量与内存分配Segment数量是数据存储区规划中最需要计算的参数。设少了浪费硬件性能设多了会把内存吃光。核心公式是这样的Segment建议总数不要超过CPU核数。这个约束的原因是每个segment进程是单线程模型如果segment数超过CPU核数就会发生多个segment竞争CPU的情况反而降低整体吞吐。内存方面的计算更关键。假设机器有64GB内存一般建议给操作系统预留16-24GB剩下的分配给segment。每个segment占用的内存大致可以估算默认情况下每个segment的work_mem和shared_buffers加起来再乘以segment数量不能超过剩余内存的70%剩下留给操作系统的page cache。举个例子一个单机测试环境4核8GB内存的虚拟机算下来每台机器建议2个segment。如果非要跑到8个segment初始化和启动能成功但跑查询时会频繁触发操作系统swap性能惨不忍睹。实际经验宁可segment数量更少但每台机器硬件更强大也不要过度拆分。GP的优化器在segment数量增多时分布式计划的调度开销也会增加这个拐点大约在单机8个segment左右。4.4 决定是否配置Mirror数据镜像Mirror是Greenplum高可用的核心机制。开启Mirror后每个Primary Segment的副本会存放到另一台机器的Mirror Segment上Primary故障时系统会自动切换到Mirror继续服务。创建数据存储区时要不要启用Mirror我的建议是生产环境必须启用。没有Mirror的Greenplum就像没有RAID的数据库服务器任何一块磁盘损坏都可能导致整个集群不可用。测试环境可以不启用节省一半的磁盘空间和内存占用。磁盘预算不足时优先考虑降低segment数量而不是砍掉Mirror。Mirror目录的规划和Primary对称放在不同的物理磁盘上避免Primary和它的Mirror共享同一块物理盘否则等于没有镜像。5. 手把手创建数据存储区gpinitsystem完整实操规划做好了就进入实际操作。Greenplum创建数据存储区的核心命令是gpinitsystem——相当于对集群的一次“格式化”。它读取一个配置文件通常命名为gpinitsystem_config根据配置在每台机器上初始化master和所有segment的数据目录。这一节完整走一遍过程包含配置文件的每一个字段说明。5.1 编写gpinitsystem_config配置文件在gpadmin用户下创建一个目录专门放配置文件mkdir /data/gpadmin/gpconfigs创建gpinitsystem_config文件下面是一份可用的模板# 集群名称标识GP集群用 ARRAY_NAMEGreenplum Data Platform # master主机名 MASTER_HOSTNAMEgp-master # master数据目录位置 MASTER_DATA_DIRECTORY/data/gpadmin/data/master # master端口 MASTER_PORT5432 # segment数据目录的父路径注意是数组 declare -a DATA_DIRECTORY(/data/gpadmin/data/primary /data/gpadmin/data/primary) # mirror数据目录路径 declare -a MIRROR_DATA_DIRECTORY(/data/gpadmin/data/mirror /data/gpadmin/data/mirror) # segment前缀 SEG_PREFIXgpseg # 每个Segment主实例对应的端口起始值 PORT_BASE40000 # 镜像端口起始值 MIRROR_PORT_BASE41000 # 选择数据库的编码格式 ENCODINGUNICODE # 写数据库登录方式 TRUSTED_SHELL/usr/bin/ssh逐个字段解释含义MASTER_HOSTNAME必须与/etc/hosts中的master主机名一致不能写IP。如果写错gpinitsystem会一直卡在SSH连接上。DATA_DIRECTORY是数组数组元素个数必须等于每台机器上要创建的Primary Segment数量而不是总Segment数。也就是说如果机器A放4个segment、机器B放4个segment数组里必须写4个路径。gpinitsystem用这个数组的索引顺序去跟hostfile里的主机顺序匹配后面再细说。PORT_BASE从40000开始的原因是为了避开了PostgreSQL默认端口5432和高端口临时段。如果你有其他服务使用40000段自行调整。ENCODING建议用UNICODE匹配大多数统计分析场景。注意这里DATA_DIRECTORY的数组数量和布局决定了segment在物理机上的分布。如果你想在一台机器上创建6个Segment就写6个相同的路径。如果想分散到多块盘就写不同的挂载点路径前提是这些路径都存在且属主是gpadmin。5.2 hostfile文件决定Segment分布的核心创建seg_hosts文件或叫hostfile内容很简单——列出所有运行segment的机器主机名gp-seg1 gp-seg2这个文件里的主机顺序至关重要。假设gpinitsystem_config中DATA_DIRECTORY只有2个元素而hostfile有2台机器那么每台机器各分配1个Segment。如果hostfile有2台机器DATA_DIRECTORY有4个元素那么每台机器分配2个Segment——前2个元素给gp-seg1后2个给gp-seg2。这里是最容易踩坑的地方。我见过有人把DATA_DIRECTORY数组写6个元素hostfile写2台机器期望每台3个Segment结果gpinitsystem按顺序交替分配瞬间创建出不符合预期的布局。记住这个规则gpinitsystem就是按数组索引依次分配给hostfile中的机器循环分配。最简单的方式是让每台机器上的segment数量相同并且DATA_DIRECTORY按机器顺序成组书写。5.3 执行gpinitsystem初始化配置文件写完执行创建命令source /usr/local/greenplum-db/greenplum_path.sh gpinitsystem -c /data/gpadmin/gpconfigs/gpinitsystem_config -h /data/gpadmin/gpconfigs/seg_hosts-c指定config文件-h指定主机列表文件是后面整个初始化流程的输入。执行过程中会要求确认一些信息包括是否启用mirror如果配了MIRROR_DATA_DIRECTORY会自动启用它会先检查所有机器的目录可写性、文件系统类型、内存、内核参数。然后初始化master数据目录。接着在每台segment机器上创建Primary Segment的目录目录名如gpseg0、gpseg1。如果是带上mirror的配置再创建Mirror Segment目录。最后启动master和所有segment进程。初始化过程会输出大量日志重点是注意有没有WARNING。有些WARNING是可以忽略的比如关于检查文件系统挂载选项的提示但ERROR必须处理否则会中断初始化。执行完成后你会看到类似文字提示同时master数据目录下的pg_log目录产生了初始化日志。此时可以检查segment进程是否正常运行gpstategpstate会列出集群所有segment的运行状态。正常情况下所有Primary和Mirror都应该是Up状态。5.4 初始化的关键检查点目录、进程、磁盘占用初始化成功后我习惯做三轮检查确认数据存储区真的没问题。第一轮查目录结构是否完整ls /data/gpadmin/data/master/gpseg-1 ls /data/gpadmin/data/primary/gpseg0正常时这两个目录下面有PG_VERSION、pg_hba.conf、postgresql.conf、base目录等文件。注意目录名称里的负号master的目录名固定是gpseg-1SEG_PREFIX是gpseg的情况下。第二轮查进程是否存活ps -ef | grep postgres每台机器上看到的进程数应该是固定的几个master有一个postmaster进程每个segment有一个postmaster进程。如果进程数少于预期可能是初始化中途失败但gpinitsystem没报错。第三轮查磁盘占用du -sh /data/gpadmin/data/*刚初始化的数据目录占用很小每个目录大概几百MB主要是预分配的WAL文件和系统表数据。如果某个segment目录异常庞大说明初始化出了问题最常见的是redo日志预分配写满了目录。6. 常见问题与排查技巧安装和数据存储区创建这两步几乎没有人能一次通过。把最常见的坑整理成速查表按概率排序。6.1 gpinitsystem执行失败的三大典型报错我遇到过最多的初始化失败可以归纳为三类每一类都有对应的排查路径。第一类SSH连接失败。报错信息通常包含Connection refused或者Host key verification failed。原因要么是hostfile里的主机名解析不了要么是gpadmin的SSH免密没有配置好要么是目标机器SSH服务没启动。排查方式是在执行gpinitsystem的机器上手动ssh一次目标主机名看看能否免密登录。第二类共享内存分配失败。报错关键词including asshmmax or shmall or shared memory。这是内核参数没生效多半是改了sysctl.conf后没执行sysctl -p或者当前登录会话的ulimit没刷新。执行sysctl -p后重新登录gpadmin会话再试。第三类数据目录创建权限失败。报错关键词Permission denied。原因很直接——父目录的属主不是gpadmin。创建/data/gpadmin/data时用了root账号忘了chown。解决办法chown -R gpadmin:gpadmin /data/gpadmin/data6.2 初启动后segment显示Down状态的应对方法数据存储区创建成功但gpstate查到某些segment状态异常这是第二高发的问题。常见原因有端口被占用检查端口号范围是否和其他应用冲突lsof -i:40000这种命令逐个排查。内存不足segment进程起不来看master的pg_log目录里最新的日志文件是stderr开头的csv日志里面会明确写内存分配失败。此时需要减少segment数量或者加大机器内存。磁盘写入失败segment目录所在文件系统满了清理空间后手动重启segment。手工重启sevice segment的方法是gpstop -M fast gpstart如果gpstart都无法正常工作就用gpstart -m进入维护模式单独把master拉起来排查问题。6.3 关于数据存储区的扩容与后期维护数据存储区创建完成不是终点。集群运行一段时间后可能需要加机器、加segment来扩容。Greenplum支持在线扩容gpexpand原理就是为新增的segment创建新的数据目录然后把已有表数据重新分布。每个数据目录的完整路径以后调整备份策略、加块盘、迁移数据时都要用到。我强烈建议在集群刚创建好的黄金时间数据量还小就做好目录规范文档和备份策略而不是等到跑了大半年后再回来看这些目录——到那时候数据迁移的代价会非常大。6.4 日常巡检数据存储区的核心检查项即使集群一切正常定期巡检仍然有必要。我自己的巡检周期和内容大致如下每周检查一次各segment目录所在文件系统的剩余空间Greenplum如果磁盘写满会直接停止该segment导致集群处于降级状态。每两周执行一次gpstate -e查看mirror同步状态确认mirror没有滞后。每月检查master数据目录下的pg_log增长情况及时归档日志文件防止日志目录占满磁盘。7. 实操过程中的个人心得再分享几条基于实际项目的经验它们对数据存储区的运行稳定性都有直接影响。首先如果你是在虚拟机上做测试建议先关闭透明大页Transparent Huge Pages。Greenplum对内存访问模式很敏感THP会导致查询期间出现间歇性的性能毛刺echo never /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled同时把它写进rc.local保证重启后仍生效。其次不要轻易调整segment的postgresql.conf里的shared_buffers参数。gpinitsystem初始化时会根据内存自动设置一套还不错的默认值手动改大不一定提升性能反而可能因为内存超分导致操作系统OOM。真要调优优先考虑work_mem和effective_cache_size。第三master的数据目录虽然不存业务数据但它的pg_wal目录会持续增长。如果master数据目录和segment数据目录放在同一个文件系统master的WAL增长可能挤占segment的空间。我习惯给master数据目录单独一个挂载点哪怕只有几十GB也能有效隔离风险。最后初始化完成后马上做一个全库备份是值得的。Greenplum的pg_dumpall可以把整个集群的元数据导出这份备份在后续做恢复演练、架构变更时都是重要的基线。等数据量跑大了再回头备份耗时长、风险高远不如刚开始的几分钟来得划算。数据存储区是Greenplum集群的根基。花点时间在规划和创建阶段远比后期运维时处理各种数据目录错乱、磁盘泄漏问题省力得多。希望这篇实操分享能帮你少踩几个坑一次就把存储区建好。

Greenplum 6.8数据存储区创建：从环境准备到gpinitsystem完整实操指南

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