数据库国产化替代之后，补坑之路从未止步……-数据库国产化

“天底下没有完美的数据库，也许Oracle是个例外”，前阵子几个DBA在讨论国产化替代时，有人就这么说。确实是的，Oracle算是比较完美的数据库产品了，不过现在很多用户都在面临从Oracle数据库向其他数据库迁移的问题。中国电信已经宣布了今年年底前全线下架Oracle数据库，全部用国产或者开源数据库替代。本周和中国电信的朋友交流的时候，他们说已经完成了数百套系统从Oracle数据库的迁移，最晚到8月份，这个任务就能够完成了。

还有些企业怕遇到坑，因此还在不断地研究、认证、测试、分析中。事实上，在做出决策之前多一分小心还是十分必要的。10年前电信提出用开源数据库替代Oracle的时候，针对MYSQL和PG做了一番分析，我也参与了其中的一些工作，通过对当时的MYSQL和PG进行对比，我们最终的分析结果是：如果要迁移计费、账务系统，MYSQL优于PG。当然这个分析并不是说MYSQL就全面碾压PG，而只是针对计费、账务这样的系统场景，PG的膨胀与VACUUM会对系统稳定运行造成较大的影响，相对而言风险更大。

其实我们也没办法看得太远，哪怕是选择好的数据库，在迁移过程中，甚至迁移完成后的长期运行过程中，还是会遇到很多坑。有些问题可能是数据库基础架构从娘胎里带来的，无法马上解决的问题。如果你的应用对这样的问题十分敏感，不解决会引发大问题，那样就十分悲惨了。

昨天刚刚上班就有一个客户遇到国产数据库的问题，他们有一条SQL执行十分频繁，总体开销很大，希望通过index only scan来降低开销，不过创建了索引之后，执行计划依然不走index only scan，还是要走需要回表的执行计划。我以前也没有遇到过这类的问题，正好这个国产数据库是基于opengauss 2.0的，我们的测试环境中有opengauss 2.0和3.0的环境。于是我就先在opengauss 2.0的环境中做了一个测试。实际上openGauss是不支持Covering index的，在openGauss 2.0上，我们创建Covering index的时候会报错：

openGauss2.0是不支持这个语法的，openGauss3.0也类似，只不过错误信息有所变化：

在openGauss 3.0上，我并没有看到预期的Index Only Scan的执行计划。于是我在网上和一个朋友交流了这个问题，他正好对此有过研究，立即就指出了这是一个visibility map的问题，PG 8.4为了支持MVCC，引入了visibility map。不过VM文件并不是实时更新的，因此如果PAGE在VM中是不可见状态时，就必须做回表操作，因为索引中并不存在数据行可见性的标识数据，因此不能使用Index Only Scan。为了进一步确认这个问题，我在一个社区版的PG 11上做了一个测试。

drop table test_covering ;

create table test_covering (id serial,name text,val int);

create index idx_test_covering on test_covering(id) include(val);

insert into test_covering(name,val) select 'test'||generate_series(1,10000),(random()*100)::int%100;

analyze test_covering;

update test_covering set val=val+1;

select relallvisible from pg_class where relname='test_covering';

select relallvisible from pg_class where relname='test_covering';

explain  (analyze true,buffers true) select val from test_covering where id>=10 and id<100;

vacuum test_covering;

select relallvisible from pg_class where relname='test_covering';

explain  (analyze true,buffers true) select val from test_covering where id>=10 and id<100;

我们在PG 11上看到了预期的执行计划，因为PG的数据行的可视性信息仅仅存储于表数据中，而索引中没有这个信息，因此在做Index Only Scan的时候，如果VM没有及时更新，就必须回表才能获得准确的信息了。在VACUUM前执行的查询中，HEAP FETCHES是180,说明虽然执行计划是Index Only Scan，不过有180条数据是回表操作了。

当VM里已经更新了PAGE的信息，那么这些PAGE上的记录就不需要“回表操作”了，因此VACUUM后VM得到了更新，此时HEAP FETCHES变成0了，说明没有任何回表操作。因为VM文件的大小远远小于数据表的文件，因此不回表会降低执行成本。从上面的例子我们也可以看出，不回表执行0.037毫秒，回表执行0.203毫秒，差异还是挺大的。

在PG 11上只要做了表分析，那么起码执行计划是Index Only Scan的，为什么openGauss上执行计划也不选择Index Only Scan呢？刚才我们测试openGauss的时候因为不支持Covering Index的问题，对SQL做了改写。改写后的SQL在PG 11上是什么样的呢？

我们发现，如果索引变成了普通的索引之后，在PG上的执行计划也和openGauss一样了。

不过如果我们做一个vacuum，执行计划就变得正确了，而且也不存在“回表”的问题了。从这个测试我们再联想一下openGauss，openGauss数据库的CBO优化器是不是认为因为VM比较旧，这个查询需要回表，所以不选择Index Only Scan的执行计划呢？

于是我们也在openGauss上做了VACUUM，不过VACUUM完成后，可视的PAGE数量还是0，执行计划也还是没有发生改变。过了一段时间后，发现可见页的数量不为零了，于是再次分析执行计划，发现执行计划已经变成了Index Only Scan。

openGauss的文档上对于VM文件更新的问题并未做出说明，因为我们也只能猜测openGauss的vacuum命令并不更新VM文件，VM文件的更新可能是由其他机制来完成的。因为这个问题的存在，因此openGauss在ASTORE上不支持Covering Index，以防止创建了这样的索引，大部分情况下，Index Only Scan的执行计划也不可用。不过我们在openGauss的相关文档上并未找到这方面的说明。

我们利用openGauss 3.0的USTORE功能，做了最后一个实验，因为刚才我们看到openGauss在USTORE上是支持covering index的，是不是用Ustore可以解决这个问题呢？

drop table test_covering ;

create table test_covering (id serial,name text,val int)  with (STORAGE_TYPE=USTORE) ;

create index idx_test_covering on test_covering using ubtree(id) include(val) ;

insert into test_covering(name,val) select 'test'||generate_series(1,10000),(random()*100)::int%100;

explain  (analyze true,buffers true) select val from test_covering where id>=10 and id<100;

analyze test_covering;

update test_covering set val=val+1;

explain  (analyze true,buffers true) select val from test_covering where id>=10 and id<100;

和我们预想的一样，在USTORE上不需要VM的情况下，优化器正确地选择了Index Only Scan。似乎在opengauss上使用USTORE可以完美解决这个问题。不过目前USTORE还不够成熟。在USTORE上也存在不少坑，比如说官方文档中没有提及的USTORE表不支持回收站的问题，以及USTORE上以前我们遇到的一些性能问题。从openGauss仅在USTORE上支持covering index上，我们也可以看出华为openGauss在VM方面可能存在一些问题。就像我们测试中发现，哪怕做vacuum，也不能马上更新VM数据。不能及时更新VM，会导致SQL语句的回表操作增加，导致covering index的初衷无法实现。

数据库使用过程中难免会遇到坑，在使用“完美的数据库”-Oracle的时候我们不也经常遇到BUG吗。遇到坑并不怕，怕的是遇到坑之后我们无法找到解决方案，也不知道这个坑到底是怎么回事。国产数据库并不只是在功能与性能上存在差距的问题，更大的问题可能是在今后的长期维护上，运维知识、运维专家、运维工具的缺失可能会更大地影响国产数据库的发展。

不过不管如何，走出第一步就没有后退的道理了，遇到坑就退回去也是不大可能的。企业在走出第一步之前，就应该未雨绸缪，安排好填坑的队伍，这样才能有备无患。