HGDB数据库ARM环境日常使用维护指南

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HGDB概述

1.1 HGDB简介

HighGo Database (HGDB) 是一款基于PostgreSQL内核开发的企业级关系型数据库系统，具有以下特点：

• 完全兼容PostgreSQL协议
• 支持多种CPU架构，包括ARM架构
• 提供企业级安全特性
• 具备高可用性和可扩展性

1.2 ARM架构支持

• 支持ARMv8/AARCH64架构
• 适配鲲鹏、飞腾等国产ARM处理器
• 针对ARM架构进行性能优化
• 支持ARM特有的指令集优化

1.3 版本信息

• HGDB 5.x系列：基于PostgreSQL 12.x
• HGDB 6.x系列：基于PostgreSQL 13.x
• HGDB 7.x系列：基于PostgreSQL 14.x

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ARM环境架构特点

2.1 硬件架构特点

# 查看ARM架构详细信息
uname -m
# 输出示例: aarch64

# 查看CPU信息
lscpu
cat /proc/cpuinfo

# 查看详细CPU型号
cat /proc/cpuinfo | grep "model name"

# 查看NUMA架构信息
numactl --hardware

2.2 ARM架构特性

• Big.LITTLE架构: 大小核设计
• 缓存层次: L1/L2/L3缓存优化
• 内存管理: ARMv8支持的内存特性
• 向量计算: NEON指令集支持

2.3 性能考虑

• 内存对齐要求
• 缓存行大小影响（通常64字节）
• NUMA节点亲和性
• CPU频率调整策略

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系统要求与安装

3.1 硬件要求

最低配置:
  CPU: ARMv8架构，4核以上
  内存: 8GB以上
  存储: 100GB以上SSD
  网络: 千兆以太网

推荐配置:
  CPU: ARMv8架构，16核以上
  内存: 64GB以上
  存储: 500GB以上NVMe SSD
  网络: 万兆以太网

3.2 操作系统要求

• 支持的OS：openEuler、CentOS、Ubuntu等
• 内核版本：4.14以上
• 架构：aarch64

3.3 安装前准备

# 1. 系统更新
yum update -y  # CentOS/openEuler
apt update && apt upgrade -y  # Ubuntu

# 2. 安装必要依赖
yum install -y gcc make readline-devel zlib-devel openssl-devel

# 3. 创建数据库用户
groupadd hgdb
useradd -g hgdb hgdb
passwd hgdb

# 4. 创建安装目录
mkdir -p /opt/hgdb
chown hgdb:hgdb /opt/hgdb

# 5. 配置系统参数
echo 'vm.swappiness=1' >> /etc/sysctl.conf
echo 'vm.dirty_ratio=15' >> /etc/sysctl.conf
echo 'vm.dirty_background_ratio=5' >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

3.4 安装步骤

# 1. 解压安装包（以root用户）
tar -xzf hgdb-server-6.0.1-aarch64.tar.gz -C /opt/hgdb

# 2. 设置环境变量
echo 'export HGDB_HOME=/opt/hgdb' >> /etc/profile
echo 'export PATH=$HGDB_HOME/bin:$PATH' >> /etc/profile
source /etc/profile

# 3. 初始化数据库
su - hgdb
initdb -D /opt/hgdb/data -E UTF8 -W

# 4. 配置数据库
vi /opt/hgdb/data/postgresql.conf
vi /opt/hgdb/data/pg_hba.conf

# 5. 启动数据库
pg_ctl -D /opt/hgdb/data -l logfile start

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基础配置

4.1 内存配置优化

# postgres.conf 关键配置
# 共享缓冲区（建议为系统内存的25%）
shared_buffers = 8GB

# 有效缓存大小（建议为系统内存的50%-75%）
effective_cache_size = 24GB

# 工作内存（根据并发连接数调整）
work_mem = 64MB

# 维护工作内存
maintenance_work_mem = 1GB

# ARM架构特定优化
huge_pages = try
jit = on  # ARM架构JIT支持

4.2 并发连接配置

# 最大连接数
max_connections = 200

# 超级用户保留连接
superuser_reserved_connections = 3

# ARM架构CPU亲和性
# 可选：使用taskset绑定进程到特定CPU核心

4.3 日志配置

# 日志配置
logging_collector = on
log_directory = 'pg_log'
log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'
log_rotation_age = 1d
log_rotation_size = 100MB

# 日志级别
log_min_messages = warning
log_min_error_statement = error

# 慢查询日志
log_min_duration_statement = 1000  # 毫秒
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on

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日常维护命令

5.1 数据库启停管理

# 启动数据库
pg_ctl -D /opt/hgdb/data start

# 停止数据库
pg_ctl -D /opt/hgdb/data stop  # 正常停止
pg_ctl -D /opt/hgdb/data stop -m fast  # 快速停止
pg_ctl -D /opt/hgdb/data stop -m immediate  # 立即停止（紧急情况）

# 重启数据库
pg_ctl -D /opt/hgdb/data restart

# 重载配置
pg_ctl -D /opt/hgdb/data reload

# 查看状态
pg_ctl -D /opt/hgdb/data status

# ARM架构特定：查看进��CPU绑定
taskset -pc <pid>

5.2 连接管理

# 连接数据库
psql -h localhost -p 5432 -U hgdb -d postgres

# 查看当前连接
SELECT * FROM pg_stat_activity;

# 终止连接
SELECT pg_terminate_backend(pid);
SELECT pg_cancel_backend(pid);

# 查看锁信息
SELECT * FROM pg_locks;

# 查看阻塞
SELECT bl.pid AS blocked_pid,
       a.usename AS blocked_user,
       kl.query AS blocking_statement,
       now() - bl.query_start AS blocking_duration
FROM pg_catalog.pg_locks bl
JOIN pg_catalog.pg_stat_activity a ON bl.pid = a.pid
JOIN pg_catalog.pg_locks kl ON kl.locktype = bl.locktype
JOIN pg_catalog.pg_stat_activity ka ON kl.pid = ka.pid
WHERE NOT bl.granted;

5.3 表空间管理

# 创建表空间
CREATE TABLESPACE fast_space LOCATION '/data/fast';

# 查看表空间
SELECT * FROM pg_tablespace;

# 设置默认表空间
SET default_tablespace = fast_space;

# 移动表到新表空间
ALTER TABLE table_name SET TABLESPACE fast_space;

# ARM架构：检查存储性能
iotop -oP

5.4 索引维护

-- 查看索引使用情况
SELECT schemaname,
       tablename,
       indexname,
       idx_scan,
       idx_tup_read,
       idx_tup_fetch
FROM pg_stat_user_indexes;

-- 重建索引
REINDEX INDEX index_name;

-- 分析表统计信息
ANALYZE table_name;

-- 查看表大小
SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('table_name'));

-- 查看索引大小
SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('index_name'));

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性能监控与优化

6.1 系统级监控

# ARM CPU使用率监控
top

# 内存使用监控
free -h
sar -r 1

# IO监控
iostat -x 1
iotop -o

# 网络监控
sar -n DEV 1
iftop

# ARM特定：温度监控（如果支持）
cat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp

6.2 数据库性能监控

-- 查看慢查询
SELECT query,
       mean_time,
       calls,
       total_time
FROM pg_stat_statements
ORDER BY mean_time DESC
LIMIT 10;

-- 查看数据库大小
SELECT datname,
       pg_size_pretty(pg_database_size(datname)) as size
FROM pg_database;

-- 查看活跃会话
SELECT datname,
       pid,
       usename,
       client_addr,
       state,
       query_start,
       state_change
FROM pg_stat_activity
WHERE state = 'active';

-- 查看缓存命中率
SELECT sum(heap_blks_hit) / sum(heap_blks_hit + heap_blks_read) * 100
FROM pg_statio_user_tables;

6.3 ARM架构优化

# 1. CPU亲和性设置
taskset -c 0-7 pg_ctl start -D /opt/hgdb/data

# 2. NUMA优化
numactl --interleave=all pg_ctl start -D /opt/hgdb/data

# 3. 大页内存配置
echo 1024 > /proc/sys/vm/nr_hugepages

# 4. ARM特定编译优化（源码编译时）
./configure --build=aarch64-redhat-linux-gnu
make -j$(nproc)
make install

# 5. 性能计数器
perf stat -e cycles,instructions,cache-misses pgbench -i test_db

6.4 参数调优建议

# postgres.conf 高性能配置

# 内存相关
shared_buffers = 16GB
effective_cache_size = 48GB
work_mem = 128MB
maintenance_work_mem = 2GB
max_prepared_transactions = 100

# WAL相关
wal_buffers = 64MB
checkpoint_completion_target = 0.9
wal_writer_delay = 200ms
commit_delay = 100

# ARM架构特定
random_page_cost = 1.1  # SSD优化
effective_io_concurrency = 200  # SSD并发IO

# 并行查询
max_parallel_workers_per_gather = 4
max_parallel_workers = 16
max_parallel_maintenance_workers = 4

# 自定义vacuum
autovacuum_max_workers = 4
autovacuum_naptime = 30s

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备份与恢复

7.1 逻辑备份

# 全库备份
pg_dumpall -U hgdb > all_databases.sql

# 单库备份
pg_dump -U hgdb -d database_name > database.sql

# 自定义格式备份（推荐）
pg_dump -U hgdb -d database_name -Fc -f database.dump

# 并行备份
pg_dump -U hgdb -d database_name -Fd -j 8 -f /backup/database_dir

# ARM架构：多核加速备份
pg_dump -U hgdb -d database_name -Fc -Z 9 -f database.dump

7.2 物理备份

# 1. 基础备份
pg_basebackup -U replication -D /backup/base -Ft -z -P

# 2. 增量备份（使用pg_probackup）
pg_probackup backup --instance=main --backup-mode=full

# 3. 连续归档配置
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /archive/%f'

# ARM架构：快速压缩备份
pg_basebackup -U replication -D /backup/base -Ft -z -Z 5 -P -W

7.3 恢复操作

# 1. 逻辑恢复
psql -U hgdb -d database_name < database.sql
pg_restore -U hgdb -d database_name database.dump

# 2. 时间点恢复
# 创建recovery.conf
cat > /opt/hgdb/data/recovery.conf << EOF
restore_command = 'cp /archive/%f %p'
recovery_target_time = '2024-01-01 10:00:00'
EOF

# ARM架构：并行恢复
pg_restore -U hgdb -d database_name -j 8 database.dump

7.4 备份自动化脚本

#!/bin/bash
# backup_hgdb.sh - ARM环境自动备份脚本

BACKUP_DIR="/backup/hgdb/$(date +%Y%m%d)"
DB_NAME="testdb"
LOG_FILE="/var/log/hgdb_backup.log"

# 创建备份目录
mkdir -p $BACKUP_DIR

# ARM优化：检测CPU核心数
CPU_CORES=$(nproc)

# 执行备份
echo "[$(date)] Starting backup for $DB_NAME" >> $LOG_FILE
pg_dump -U hgdb -d $DB_NAME -Fd -j $CPU_CORES -f $BACKUP_DIR/$DB_NAME 2>> $LOG_FILE

# 压缩备份
tar -czf $BACKUP_DIR.tar.gz -C $BACKUP_DIR .

# 清理旧备份（保留7天）
find /backup/hgdb -type d -mtime +7 -exec rm -rf {} \;

echo "[$(date)] Backup completed" >> $LOG_FILE

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安全管理

8.1 用户权限管理

-- 创建用户
CREATE USER dba_user WITH PASSWORD 'StrongPassword123!';

-- 授权
GRANT ALL PRIVILEGES ON DATABASE database_name TO dba_user;
GRANT SELECT ON ALL TABLES IN SCHEMA public TO readonly_user;

-- 查看用户权限
\du
SELECT * FROM pg_roles;

-- 撤销权限
REVOKE ALL ON ALL TABLES IN SCHEMA public FROM user_name;

8.2 网络安全配置

# pg_hba.conf 配置示例
# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD

# 本地连接
local   all             all                                     trust

# IPv4本地连接
host    all             all             127.0.0.1/32            md5

# IPv6本地连接
host    all             all             ::1/128                 md5

# 内网段访问
host    all             all             10.0.0.0/8              md5
host    all             all             172.16.0.0/12           md5
host    all             all             192.168.0.0/16          md5

# 禁止其他所有连接
host    all             all             0.0.0.0/0               reject

8.3 数据加密

# SSL连接配置
ssl = on
ssl_cert_file = 'server.crt'
ssl_key_file = 'server.key'
ssl_ca_file = 'ca.crt'

# 列级加密
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pgcrypto;

-- 加密数据
INSERT INTO sensitive_data (data) VALUES
(encrypt('secret_message', 'encryption_key', 'aes'));

-- 解密数据
SELECT convert_from(decrypt(data, 'encryption_key', 'aes'), 'UTF8')
FROM sensitive_data;

8.4 审计日志

# postgres.conf 审计配置
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on
log_duration = on
log_statement = 'all'  # 记录所有SQL
log_directory = 'pg_audit'
log_filename = 'audit-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'

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故障诊断与处理

9.1 常见问题诊断

# 1. 数据库无法启动
tail -f /opt/hgdb/data/logfile
# 检查配置文件语法
pg_controldata /opt/hgdb/data

# 2. 连接失败
netstat -tlnp | grep 5432
ss -tlnp | grep 5432

# 3. 性能问题
# 查看等待事件
SELECT * FROM pg_stat_activity WHERE wait_event IS NOT NULL;

# 4. 锁问题
SELECT blocked_locks.pid AS blocked_pid,
       blocked_activity.usename AS blocked_user,
       blocking_locks.pid AS blocking_pid,
       blocking_activity.usename AS blocking_user,
       blocked_activity.query AS blocked_statement,
       blocking_activity.query AS current_statement_in_blocking_process
FROM pg_catalog.pg_locks blocked_locks
JOIN pg_catalog.pg_stat_activity blocked_activity ON blocked_activity.pid = blocked_locks.pid
JOIN pg_catalog.pg_locks blocking_locks ON blocking_locks.locktype = blocked_locks.locktype
JOIN pg_catalog.pg_stat_activity blocking_activity ON blocking_activity.pid = blocking_locks.pid
WHERE NOT blocked_locks.granted;

9.2 ARM架构特定问题

# 1. 字节序问题
# 确认系统字节序
lscpu | grep "Byte Order"
# HGDB在ARM上使用小端序

# 2. 内存对齐问题
# 检查内存使用
pmap <pid>
cat /proc/<pid>/smaps

# 3. CPU频率影响
# 查看CPU频率
cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_cur_freq

# 4. 温度限制
# 监控CPU温度
sensors
cat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp

9.3 紧急故障处理

# 1. 数据库崩溃恢复
# 进入单用户模式
postgres --single -D /opt/hgdb/data postgres

# 2. 损坏页处理
# 跳过损坏页
zero_damaged_pages = on

# 3. 主从切换
# 主库故障时提升备库
pg_ctl promote -D /opt/hgdb/data

# 4. 快速恢复
# 使用最近的基础备份和时间点恢复

9.4 监控告警脚本

#!/bin/bash
# hgdb_monitor.sh - ARM环境监控脚本

# 检查数据库状态
DB_STATUS=$(pg_ctl -D /opt/hgdb/data status | grep -c "running")
if [ $DB_STATUS -eq 0 ]; then
    echo "ALERT: HGDB is not running!" | mail -s "HGDB Alert" admin@company.com
fi

# 检查连接数
CONN_COUNT=$(psql -U hgdb -t -c "SELECT count(*) FROM pg_stat_activity;")
if [ $CONN_COUNT -gt 150 ]; then
    echo "WARNING: High connection count: $CONN_COUNT" >> /var/log/hgdb_monitor.log
fi

# ARM特定：CPU温度检查
TEMP=$(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp | awk '{print $1/1000}')
if [ $TEMP -gt 80 ]; then
    echo "WARNING: High CPU temperature: ${TEMP}°C" >> /var/log/hgdb_monitor.log
fi

# 检查磁盘空间
DISK_USAGE=$(df /opt/hgdb | awk 'NR==2 {print $5}' | sed 's/%//')
if [ $DISK_USAGE -gt 85 ]; then
    echo "WARNING: Disk usage is ${DISK_USAGE}%" >> /var/log/hgdb_monitor.log
fi

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ARM架构特殊注意事项

10.1 性能优化最佳实践

# 1. CPU亲和性优化
# 绑定数据库进程到特定CPU核心
taskset -c 0-15 pg_ctl start -D /opt/hgdb/data

# 2. NUMA节点优化
# 跨NUMA节点分配内存
numactl --interleave=all pg_ctl start -D /opt/hgdb/data

# 3. 大页内存使用
# 配置大页内存
echo 2048 > /proc/sys/vm/nr_hugepages
mount -t hugetlbfs none /hugepages

# 4. 缓存优化
# 配置CPU缓存策略
echo 0 > /proc/sys/vm/swappiness

10.2 编译优化选项

# ARM特定编译选项
CFLAGS="-march=native -mtune=native -O3 -pipe"
export CFLAGS

./configure \
    --build=aarch64-redhat-linux-gnu \
    --host=aarch64-redhat-linux-gnu \
    --enable-thread-safety \
    --enable-integer-datetimes \
    --enable-debug

# 使用NEON指令集优化
export CFLAGS="-march=native -O3 -ftree-vectorize"

# 编译安装
make -j$(nproc) && make install

10.3 硬件兼容性

支持的ARM处理器:
  - 鲲鹏920 (Kunpeng 920)
  - 飞腾FT-2000+
  - 华为泰山系列
  - Ampere Altra
  - AWS Graviton2/3

推荐硬件配置:
  - CPU: 64核 ARMv8处理器
  - 内存: DDR4-3200 ECC
  - 存储: NVMe SSD
  - 网络: 25Gb以太网

10.4 容器化部署

# Dockerfile for HGDB on ARM64
FROM arm64v8/openeuler:22.03

RUN yum update -y && \
    yum install -y \
    gcc \
    make \
    readline-devel \
    zlib-devel \
    openssl-devel && \
    useradd -m hgdb

COPY hgdb-arm64.tar.gz /tmp/
RUN tar -xzf /tmp/hgdb-arm64.tar.gz -C /opt/
RUN chown -R hgdb:hgdb /opt/hgdb

USER hgdb
EXPOSE 5432
CMD ["/opt/hgdb/bin/postgres", "-D", "/opt/hgdb/data"]

10.5 云平台部署

# Kubernetes deployment for ARM64
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hgdb-arm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: hgdb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hgdb
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/arch: arm64
      containers:
      - name: hgdb
        image: hgdb/arm64:latest
        ports:
        - containerPort: 5432
        resources:
          requests:
            memory: "8Gi"
            cpu: "4"
          limits:
            memory: "32Gi"
            cpu: "16"
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /opt/hgdb/data
      volumes:
      - name: data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: hgdb-pvc-arm

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总结

本指南提供了在ARM环境下部署、维护和优化HGDB数据库的全面说明。主要要点包括：

1. 架构优化：充分利用ARM架构特性进行性能优化
2. 资源配置：根据ARM服务器特点合理配置系统资源
3. 监控维护：建立完善的监控体系和维护流程
4. 安全防护：实施多层次的安全防护措施
5. 故障处理：快速响应和解决各类故障

通过遵循本指南的最佳实践，可以在ARM环境下构建稳定、高性能的HGDB数据库系统。

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• 官方文档：https://www.highgo.com/docs