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云贝教育 |【技术文章】pg_bulkload介绍

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pg_bulkload 是一个高性能的数据加载工具，专门为PostgreSQL数据库设计，用于大批量数据的快速导入。pg_bulkload的工作原理是绕过传统的SQL INSERT语句，通过直接写入底层数据文件和WAL日志，显著提升了数据加载速度和效率。

下面是pg_bulkload的一些核心特性和使用方法：

1.设计理念：

pg_bulkload旨在实现批量数据加载的高性能和高吞吐量，特别适合大数据导入、历史数据迁移和数据分析场景。

2. 工作流程：

控制文件：pg_bulkload通过一个控制文件（control file）来配置导入过程，包括数据源、目标表
字段映射、错误处理策略等。
数据文件：原始数据通常以CSV、TXT或其他格式存储在数据文件中。
日志文件：加载过程中产生的错误记录会写入到错误日志文件中。
并行导入：pg_bulkload可以利用多核处理器并行加载数据，进一步提升导入速度。

3. 主要特性：

快速导入：通过直接写入数据文件和WAL日志而非逐行插入，极大地减少了数据库的IO负担和事务开销。
错误处理：支持错误记录重试、跳过或记录到特定文件，允许在导入过程中灵活处理错误数据。
并行处理：通过多线程和多进程的方式并行加载数据，充分利用硬件资源。
过滤和转换：支持在导入过程中对数据进行简单的过滤和转换操作。

一、功能测试

1、创建目标表并初始化插件

psql testdb
testdb=# create table test2 (id int,name text);
CREATE TABLE

testdb=# create extension pg_bulkload;  #创建扩展以生成pgbulkload.pg_bulkload() 函数
CREATE EXTENSION
testdb=# \dx
                                     List of installed extensions
    Name     | Version |   Schema   |                           Description                           
-------------+---------+------------+-----------------------------------------------------------------
 pg_bulkload | 3.1.21  | public     | pg_bulkload is a high speed data loading utility for PostgreSQL
 plpgsql     | 1.0     | pg_catalog | PL/pgSQL procedural language
(2 rows)

2、准备导入数据

seq 100| awk '{print $0"|test"$0}' >> bulk_test2.txt

3、加载数据到目标表

[postgres@ora19c ~]$  pg_bulkload -i /home/postgres/bulk_test2.txt -O test2  -l /home/postgres/test2.log -P /home/postgres/test2.txt  -o "TYPE=CSV" -o "DELIMITER=|" -d testdb -U postgres  -h 127.0.0.1
NOTICE: BULK LOAD START
2024-03-24 00:02:14.495 CST [24105] LOG:  pg_bulkload: creating missing LSF directory "pg_bulkload"
2024-03-24 00:02:14.495 CST [24105] STATEMENT:  SELECT * FROM pgbulkload.pg_bulkload($1)
NOTICE: BULK LOAD END
        0 Rows skipped.
        100100 Rows successfully loaded.
        0 Rows not loaded due to parse errors.
        0 Rows not loaded due to duplicate errors.
        0 Rows replaced with new rows.

4、查看对应的日志

[postgres@ora19c ~]$ cat /home/postgres/test2.log

pg_bulkload 3.1.21 on 2024-03-24 00:02:14.495113+08

INPUT = /home/postgres/bulk_test2.txt
PARSE_BADFILE = /home/postgres/test2.txt
LOGFILE = /home/postgres/test2.log
LIMIT = INFINITE
PARSE_ERRORS = 0
CHECK_CONSTRAINTS = NO
TYPE = CSV
SKIP = 0
DELIMITER = |
QUOTE = "\""
ESCAPE = "\""
NULL = 
OUTPUT = public.test2
MULTI_PROCESS = NO
VERBOSE = NO
WRITER = DIRECT
DUPLICATE_BADFILE = /data/pgdata/data/pg_bulkload/20240324000214_testdb_public_test2.dup.csv
DUPLICATE_ERRORS = 0
ON_DUPLICATE_KEEP = NEW
TRUNCATE = NO


  0 Rows skipped.
  100100 Rows successfully loaded.
  0 Rows not loaded due to parse errors.
  0 Rows not loaded due to duplicate errors.
  0 Rows replaced with new rows.

Run began on 2024-03-24 00:02:14.495113+08
Run ended on 2024-03-24 00:02:14.634326+08

CPU 0.03s/0.01u sec elapsed 0.14 sec

5、使用控制文件来加载数据

# 新建控制文件 ，可以根据之前加载时，产生的日志文件test2.log来更改，去掉里面没有值的参数  NULL = 
vi  test2.ctl 
INPUT = /home/postgres/bulk_test2.txt
PARSE_BADFILE = /home/postgres/test2r_bad.txt
LOGFILE = /home/postgres/test2_output.log
LIMIT = INFINITE
PARSE_ERRORS = 0
CHECK_CONSTRAINTS = NO
TYPE = CSV
SKIP = 0
DELIMITER = |
QUOTE = "\""
ESCAPE = "\""
OUTPUT = public.test2
MULTI_PROCESS = NO
VERBOSE = NO
WRITER = DIRECT
DUPLICATE_BADFILE = /data/pgdata/data/pg_bulkload/20240324000214_testdb_public_test2.dup.csv
DUPLICATE_ERRORS = 0
ON_DUPLICATE_KEEP = NEW
TRUNCATE = YES

6、使用控制文件来加载数据

 pg_bulkload  /home/postgres/test2.ctl -d testdb -U postgres -h 127.0.0.1

NOTICE: BULK LOAD START
NOTICE: BULK LOAD END
        0 Rows skipped.
        100100 Rows successfully loaded.
        0 Rows not loaded due to parse errors.
        0 Rows not loaded due to duplicate errors.
        0 Rows replaced with new rows.

二、关于写WAL日志

pg_bulkload 默认是跳过buffer 直接写文件，如果写的过程出现异常，需要wal日志恢复时，加载 -o "WRITER=BUFFERED" 参数可以强制让其写wal日志。

 pg_bulkload -i /home/postgres/bulk_test2.txt -O test2  -l /home/postgres/test2.log -P /home/postgres/test2.txt  -o "TYPE=CSV" -o "DELIMITER=|" -o "TRUNCATE=YES" -o "WRITER=BUFFERED" -d testdb -U postgres  -h 127.0.0.1

那如何证明？其实不难，一是可以跟踪pg_bulkload的函数调用写日志的次数，二是对比加不加参数WRITER=BUFFERED前后日志量

我们先用第二种方法对比日志量

1）不加参数WRITER=BUFFERED

--调用pg_bulkload前
testdb=# select pg_current_wal_lsn();
 pg_current_wal_lsn 
--------------------
 0/2DB5000
(1 row)

----调用pg_bulkload
pg_bulkload -i /home/postgres/bulk_test2.txt -O test2  -l /home/postgres/test2.log -P /home/postgres/test2.txt  -o "TYPE=CSV" -o "DELIMITER=|" -d testdb -U postgres  -h 127.0.0.1

--调用pg_bulkload后
testdb=# select '0/26CAD68'::pg_lsn;
  pg_lsn   
-----------
 0/2DB70C0
(1 row)

查看产生的日志量

testdb=# select '0/2DB70C0'::pg_lsn-'0/2DB5000'::pg_lsn;
 ?column? 
----------
     8384

2）加参数WRITER=BUFFERED

testdb=# select pg_current_wal_lsn();
 pg_current_wal_lsn 
--------------------
 0/26CAD68
(1 row)

 pg_bulkload -i /home/postgres/bulk_test2.txt -O test2  -l /home/postgres/test2.log -P /home/postgres/test2.txt  -o "TYPE=CSV" -o "DELIMITER=|" -o "TRUNCATE=YES" -o "WRITER=BUFFERED" -d testdb -U postgres  -h 127.0.0.1

testdb=# select pg_current_wal_lsn();
 pg_current_wal_lsn 
--------------------
 0/2DB5000
(1 row)

查看产生的日志量

testdb=# select '0/2DB5000'-'0/26CAD68'::pg_lsn::pg_lsn;
 ?column? 
----------
  7250584
(1 row)

由此可见，日志产生量巨大！从侧面也可以验证pg_bulkload默认情况下，只会产生少量的wal日志。

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