Partitioning Kavramı ve Kullanımı

• Partitioning, mantıksal olarak büyük tabloların daha küçük fiziksel parçalara bölünmesini ifade eder.
• Devide and concure yönteminin Postgres’e yansıması denilebilir.
• Özellikle tablonun yoğun erişilen satırlarının çoğu tek bir bölümde veya az sayıda bölümde olduğu durumlarda büyük tablolar belli bir lociğe göre küçük tablolara bölünerek daha kolay scale edilebilir.
• PostgreSQL 10 sürümüyle gelen Declerative Partitioning (Bildirimli Bölümleme) özelliği ile birlikte performansı artmış ve sağladığı key wordler ile kullanımı kolaylaşmıştır.
• Partitioning, indeks boyutunu azaltır ve yoğun olarak kullanılan tablo bölümlerinin belleğe sığmasını sağlayarak sorgu performansını önemli ölçüde etkiler. Sorgular veya güncellemeler tek bir bölümün büyük bir yüzdesine eriştiğinde, indeks veya tüm tabloya dağılmış rastgele erişim okumalarını kullanmak yerine ilgili bölümün sıralı taramasını yaparak daha iyi bir performans gösterir.
• Sadece ilgili bölüm indekslenerek, hem indeks boyutu küçültülür hem de indeks fragmantasyonları azaltılır.
• Tablo üzerinde toplu yükleme ve silme işlemleri planlanıyorsa partition eklenerek veya kaldırılarak bu işlemler daha verimli şekilde gerçekleştirilebilir. ALTER TABLE DETACH PARTITION yapmak veya DROP TABLE kullanarak bir bölümü drop etmek, toplu işlemden çok daha hızlıdır. Bu şekilde DELETE işleminden kaynaklı VACUUM yükünü de tamamen önlenir.
• Seyrek kullanılan veriler daha ucuz ve yavaş disklere taşınabilir (Data Aging).
• Üst tabloya atılan indeks alt tablolar içinde geçerli olur. Alt tablolar için de ayrı ayrı indeks tanımlanabilir.

Terminoloji

• Partitioned Table (Bölümlenmiş Tablo): Ana büyük tabloya denir.
• Partition: Partition edilmiş tablonun her bir bölümüne denir.
• Partitioning Method (Bölümleme Yöntemi): Partition formunu ifade eder. (range, list, hash)
• Partition Keys (Bölüm Anahtarı): Tabloları ayırırken temel aldığımız sütun veya sütun gruplarını ifade eder.
• Partition Bounds: Partitionları ayıran sınırlara denir.
• Partition Pruning: Dışardan ana tabloya attığımız bir sorgunun içerde ilgili partitiona yönlendirilme işlemine Partition Pruning denir.

Bölümlendirme Yöntemleri

Declerative Partitioning

• PostgreSQL, partitioning işlemi için partitioning yönteminden ve partition key olarak kullanılacak sütunların veya ifadelerin listesinden oluşan bir spesifikasyon sunar. Partitioned bir tabloya eklenen satırlar partition key’in değerine göre mevcut bölümlere yönlendirilir.
• Herbir bölüm, bölüm sınırları tarafından tanımlanan verilerden olusan bir alt küme belirtir ve kendi indeksleri, kısıtlamaları ve varsayılan değerlere sahip olabilir. İndeksler her bölüm için ayrı ayrı oluşturulmalıdır.
• Normal bir tabloyu partitioned tabloya dönüştürmek ya da tam tersi mümkün değildir. Ancak, partitioned tablonun bir bölümü normal tabloya dönüştürmek veya bu bölümü, partitioned bir tablo eklemek ya da partitioned tablodan bağımsız olacak şekilde ayırmak mümkündür.

Örnekler üzerinde anlatacak olursak; büyük bir dondurma şirketi için bir veritabanı oluşturduğumuzu varsayalım. Şirket her gün en yüksek sıcaklıkları ve her bölgedeki dondurma satışlarını saklıyor. Kavramsal olarak, aşağıdaki gibi bir tablo istiyoruz:

CREATE TABLE measurement (
    city_id         int not null,
    logdate         date not null,
    peaktemp        int,
    unitsales       int
);

Çoğu sorgunun yalnızca geçen haftanın, ayın veya çeyreğin verilerine erişeceğini biliyoruz, çünkü bu tablonun ana kullanımı yönetim için çevrimiçi raporlar hazırlamak olacaktır. Saklanması gereken eski veri miktarını azaltmak için, yalnızca en son 3 yıllık veriyi tutmaya karar verdiğinizi varsayalım ve her ayın başında, en eski ayın verilerini sileceksiniz. Bu senaryoda, measurement tablosunda üzerinde gereksinimlerimizi karşılamamıza yardımcı olması için bölümlemeyi kullanabiliriz.

Bu senaryoda bildirimsel bölümlemeyi kullanmak için aşağıdaki adımlar uygulanır.

1.Bölümleme yöntemini (bu senaryoda RANGE) ve bölüm anahtarı olarak kullanılacak sütun(lar) listesini içeren PARTITION BY yan tümcesini belirterek bölümlenmiş measurement tablosunu oluşturun.

CREATE TABLE measurement (
    city_id         int not null,
    logdate         date not null,
    peaktemp        int,
    unitsales       int
) PARTITION BY RANGE (logdate);

2. Bölümler oluşturun. Her bölüm, üst öğenin bölümleme yöntemine ve bölüm anahtarına karşılık gelen sınırları içermelidir. Varolan bir veya daha fazla bölümdeki değerlerle çakışacak şekilde sınır belirtilerek oluşturulacak yeni bölümünün hataya neden olacağını unutmayın.

Her bölüm için ayrı bir tablespace ve depolama parametresi belirtmek mümkündür. Ayrıca bölümler için bölüm sınırı koşulunu açıklayan tablo kısıtlamaları oluşturmak gerekli değildir. Bölüm kısıtlamaları, bölüme bağlı belirtimden örtük olarak oluşturulur.

CREATE TABLE measurement_y2006m02 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2006-02-01') TO ('2006-03-01');

CREATE TABLE measurement_y2006m03 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2006-03-01') TO ('2006-04-01');

...
CREATE TABLE measurement_y2007m11 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2007-11-01') TO ('2007-12-01');

CREATE TABLE measurement_y2007m12 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2007-12-01') TO ('2008-01-01')
    TABLESPACE fasttablespace;

CREATE TABLE measurement_y2008m01 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2008-01-01') TO ('2008-02-01')
    WITH (parallel_workers = 4)
    TABLESPACE fasttablespace;
    
CREATE TABLE measurement_default PARTITION OF measurement DEFAULT;

Alt bölümlemeyi (sub-partitioning) uygulamak için, bölümler oluşturmak için kullanılan komutlara PARTITION BY yan tümcesini ekleyin:

CREATE TABLE measurement_y2006m02 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2006-02-01') TO ('2006-03-01')
    PARTITION BY RANGE (peaktemp);

Bu işlemden sonra measurement_y2006m02 bölümüne eklenen her veri peaktemp kolonuna göre alt bölümlere yönlendirilecektir. Belirtilen bölüm anahtarı, üst bölümün anahtarı ile çakışabilir, ancak bir alt bölümün sınırlarını belirtirken kabul ettiği veri kümesi, bölümün kendi sınırlarının izin verdiğinin alt kümesini oluşturduğuna dikkat edilmelidir; sistem durumun böyle olup olmadığını kontrol etmez.

3.Anahtar kolon ve kolonlar üzerinde bir indeks oluşturun.

CREATE INDEX ON measurement_y2006m02 (logdate);
CREATE INDEX ON measurement_y2006m03 (logdate);
...
CREATE INDEX ON measurement_y2007m11 (logdate);
CREATE INDEX ON measurement_y2007m12 (logdate);
CREATE INDEX ON measurement_y2008m01 (logdate);

Periyodik olarak eski veri bölümlerini kaldırmak veya yeni veriler için bölümler eklemek istemek yaygındır. Bölümlemenin bir diğer avantajı ise büyük miktarda veriyi fiziksel olarak taşımak yerine bölüm yapısını manipüle ederek daha verimli yönetilmesini sağlamaktadır.

Eski verileri kaldırmak için en basit yöntem artık gerekli olmayan bölümü bırakmaktır. Böylece, tablo üzerindeki kayıtları tek tek silmek zorunda olmadığından milyonlarca kaydı çok hızlı bir şekilde silebilir.

DROP TABLE measurement_y2006m02;

İhtiyaç durumunda tercih edilen bir diğer yöntem ise bölümü bölümlenmiş tablodan ayırmak ve kendi başına bir tablo olarak erişimini korumaktır.

CREATE TABLE measurement_y2008m02 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2008-02-01') TO ('2008-03-01')
    TABLESPACE fasttablespace;

Partitioning Limitleri

Partitioned tablolar için aşağıdaki sınırlamalar geçerlidir:

• Tüm bölümlerde uygun indeksleri otomatik olarak oluşturmak için kullanılabilir bir yöntem yoktur. Indeksler her bölüme ayrı komutlarla eklenmelidir. Bu ayrıca tüm bölümleri kapsayan bir birincil anahtar veya constraint oluşturmanın bir yolu olmadığı anlamına gelir. Her bir partition için ayrı ayrı constraint yaratmak gerekir.
• Partitioned tablolardaki unique constraint’ler, tüm partition key sütunlarını içermelidir. Partitioned tablo yerine her bölümde benzersiz kısıtlamalar oluşturmak bir çözüm olabilir.
• Bölüm, partitioned tablolardaki BEFORE ROW tetikleyicilerini desteklemez. Gerekliyse; partitioned tabloda değil, alt bölümlerde ayrı ayrı tanımlanmaları gereklidir.
• Range partition NULL değerlere izin vermez.
• Tabloda bir PK varsa bu partition key içerisinde olmak zorundadır.