GaussDB使用指南

目录

[1. GaussDB 概述](#1. GaussDB 概述)

[1.1 GaussDB 简介](#1.1 GaussDB 简介)

[1.2 核心技术架构](#1.2 核心技术架构)

[1.3 适用场景与行业案例](#1.3 适用场景与行业案例)

[2. GaussDB 安装与部署](#2. GaussDB 安装与部署)

[2.1 环境准备与依赖检查](#2.1 环境准备与依赖检查)

[2.2 单机版安装（Linux）](#2.2 单机版安装（Linux）)

[2.3 分布式集群部署](#2.3 分布式集群部署)

[3. GaussDB 基础操作与语法](#3. GaussDB 基础操作与语法)

[3.1 数据库连接与用户管理](#3.1 数据库连接与用户管理)

[3.2 DDL 语句示例](#3.2 DDL 语句示例)

[3.3 DML 语句](#3.3 DML 语句)

[3.4 复杂查询](#3.4 复杂查询)

[3.5 事务控制](#3.5 事务控制)

[4. GaussDB 运维管理](#4. GaussDB 运维管理)

[4.1 性能监控](#4.1 性能监控)

[4.2 备份与恢复](#4.2 备份与恢复)

[5. GaussDB 高级功能](#5. GaussDB 高级功能)

[5.1 分布式事务](#5.1 分布式事务)

[5.2 高可用方案](#5.2 高可用方案)

[6. 实战案例：电商高并发场景](#6. 实战案例：电商高并发场景)

[7. 常见问题与解决方案](#7. 常见问题与解决方案)

[7.1 连接数不足](#7.1 连接数不足)

[7.2 查询性能下降](#7.2 查询性能下降)

附录

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1. GaussDB 概述

1.1 GaussDB 简介

GaussDB 是华为基于开源 PostgreSQL 开发的企业级分布式数据库，支持 OLTP（在线事务处理）和 OLAP（在线分析处理）混合负载。其核心特性包括：

• 高可用性：多副本自动切换，RPO=0，RTO<10秒。

• 弹性扩展：支持在线动态扩缩容，数据自动重分布。

• 安全合规：支持国密算法、数据脱敏、审计日志。

1.2 核心技术架构

1.2.1 分布式存储引擎

• 数据分片（Sharding）：通过哈希、范围、列表等方式将数据分布到多个节点。

  -- 创建分片表（HASH分片）
  CREATE TABLE user_orders (
    order_id BIGINT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    amount DECIMAL(10,2)
  ) DISTRIBUTE BY HASH(user_id);

• 多副本机制：每个分片默认3副本，通过 RAFT 协议保证一致性。

1.2.2 HTAP 混合引擎

• 行存储：适用于高并发事务（如订单处理）。

• 列存储：适用于分析查询（如报表统计）。

• 内存引擎：支持实时数据处理（如风控系统）。

1.2.3 AI 增强优化器

• 基于历史查询统计自动优化执行计划。

• 支持 SQL 性能自动调优（如索引推荐）。

1.3 适用场景与行业案例

案例 1：某银行核心交易系统

• 需求：日均交易量 1 亿笔，要求 7x24 小时高可用。

• 方案：

  • 使用分布式行存表处理实时交易。

  • 列存表用于每日对账分析。

  • 两地三中心部署，跨城同步延迟 <2 秒。

案例 2：某智慧城市物联网平台

• 需求：管理 1000 万+ 设备，存储 5 年历史数据。

• 方案：

  • 使用时序表（Timeseries Engine）存储设备数据。

  • 数据按时间分片（每日一个分片）。

  • 压缩率高达 10:1，节省存储成本。

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2. GaussDB 安装与部署

2.1 环境准备与依赖检查

硬件要求：

组件	最低配置	推荐配置
CPU	4 核（x86_64）	16 核（鲲鹏 920）
内存	16GB	64GB
磁盘	200GB HDD	1TB SSD（RAID 10）

软件依赖：

# CentOS 7.6+ 示例
sudo yum install -y libaio-devel openssl-devel python3
sudo systemctl disable firewalld  # 关闭防火墙

2.2 单机版安装（Linux）

步骤 1：下载安装包

从 华为开源镜像站 获取安装包：

wget https://mirrors.huaweicloud.com/gaussdb/5.0.1/GaussDB-5.0.1-Linux-x86_64.tar.gz

步骤 2：解压与初始化

tar -xzf GaussDB-5.0.1-Linux-x86_64.tar.gz
cd GaussDB/bin
./gs_initdb -D /data/gaussdb --nodename=primary --encoding=UTF-8

关键参数说明：

• -D：数据目录路径。

• --nodename：节点名称（单机版默认为 primary）。

步骤 3：启动服务

./gs_ctl start -D /data/gaussdb -l /var/log/gaussdb/start.log

日志验证：

tail -f /var/log/gaussdb/start.log  # 查看 "database system is ready" 表示启动成功

2.3 分布式集群部署

配置文件 cluster_config.xml：

<ROOT>
  <CLUSTER>
    <PARAM name="clusterName" value="gauss_cluster"/>
    <PARAM name="nodeNames" value="node1,node2,node3"/>
    <PARAM name="backIp1s" value="192.168.1.101,192.168.1.102,192.168.1.103"/>
    <PARAM name="gaussdbAppPath" value="/opt/gaussdb"/>
    <PARAM name="gaussdbLogPath" value="/var/log/gaussdb"/>
  </CLUSTER>
</ROOT>

部署命令：

./gs_om -t install --cluster-config cluster_config.xml

验证集群状态：

./gs_om -t status  # 输出所有节点状态为 "Normal"

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3. GaussDB 基础操作与语法

3.1 数据库连接与用户管理

连接数据库：

gsql -d postgres -U gaussdb -W -h 127.0.0.1 -p 5432

参数说明：

• -d：数据库名（默认 postgres）。

• -U：用户名（安装时创建的初始用户）。

创建只读用户：

CREATE USER analyst WITH PASSWORD 'Analyst@123';
GRANT CONNECT ON DATABASE postgres TO analyst;
GRANT SELECT ON ALL TABLES IN SCHEMA public TO analyst;

3.2 DDL 语句示例

创建分区表：

CREATE TABLE sensor_data (
  sensor_id INT,
  log_time TIMESTAMP,
  temperature FLOAT
) PARTITION BY RANGE (log_time)
(
  PARTITION p2023_01 VALUES LESS THAN ('2023-02-01'),
  PARTITION p2023_02 VALUES LESS THAN ('2023-03-01')
);

参数优化示例：

ALTER TABLE sensor_data SET (fillfactor=70);  -- 减少页分裂

3.3 DML 语句

批量插入数据：

INSERT INTO user_orders 
VALUES 
(1, 1001, 99.99),
(2, 1002, 199.99)
DISTRIBUTE BY HASH(user_id);  -- 显式指定分片键

更新带条件的数据：

UPDATE user_orders 
SET amount = amount * 0.9 
WHERE user_id IN (SELECT user_id FROM vip_users);

3.4 复杂查询

窗口函数示例：

SELECT 
  user_id,
  order_date,
  amount,
  SUM(amount) OVER (PARTITION BY user_id ORDER BY order_date) AS cumulative_sum
FROM user_orders;

3.5 事务控制

显式事务示例：

BEGIN;
SAVEPOINT sp1;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 1;
-- 若后续操作失败可回滚到保存点
ROLLBACK TO sp1;
COMMIT;

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4. GaussDB 运维管理

4.1 性能监控

查看实时会话：

SELECT * FROM pg_stat_activity WHERE state = 'active';

监控工具 gs_checkperf：

gs_checkperf -i PMK -U gaussdb  # 检查 CPU/内存/磁盘/网络

4.2 备份与恢复

逻辑备份：

gs_dump -U gaussdb -d mydb -F c -f mydb.dmp  # 自定义格式

物理备份：

gs_basebackup -D /backup/gaussdb -h 192.168.1.101 -p 5432 -U replica

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5. GaussDB 高级功能

5.1 分布式事务

两阶段提交（2PC）流程：

1. Prepare 阶段：协调者询问所有节点是否可以提交。

2. Commit 阶段：所有节点确认后提交。

代码示例：

-- 自动启用 2PC（默认配置）
BEGIN;
INSERT INTO node1_table VALUES (1);
INSERT INTO node2_table VALUES (2);
COMMIT;  -- 若任一节点失败则自动回滚

5.2 高可用方案

同城双活架构：

• 主备节点：数据实时同步，故障切换时间 <10 秒。

• 仲裁节点：防止脑裂，需至少 3 个节点。

配置流复制：

ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = on;
SELECT pg_reload_conf();

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6. 实战案例：电商高并发场景

场景需求：

• 支持秒杀活动，峰值 QPS 50,000。

• 订单数据分库分表，避免单点瓶颈。

GaussDB 方案：

1. 分片设计：

   CREATE TABLE orders (
     order_id BIGINT PRIMARY KEY,
     user_id INT,
     item_id INT
   ) DISTRIBUTE BY HASH(user_id);  -- 按用户 ID 分片

2. 缓存加速：

   CREATE EXTENSION redis_fdw;  -- 使用 Redis 缓存热点数据

3. 限流策略：

   ALTER USER app_user SET max_connections = 100;  -- 限制用户连接数

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7. 常见问题与解决方案

7.1 连接数不足

报错信息：

FATAL: remaining connection slots are reserved for non-replication superuser connections

解决方案：

-- 临时增加连接数
ALTER SYSTEM SET max_connections = 500;
SELECT pg_reload_conf();

-- 长期优化：使用连接池（如 pgBouncer）

7.2 查询性能下降

分析步骤：

1. 检查慢查询日志：

   ALTER SYSTEM SET log_min_duration_statement = '1000ms';

2. 使用 EXPLAIN ANALYZE 分析执行计划：

   EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM large_table WHERE create_date > '2023-01-01';

3. 添加索引优化：

   CREATE INDEX idx_create_date ON large_table(create_date);

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附录

• 官方文档 ：成长地图_云数据库 GaussDB_华为云

• 学习资源：

  • 《GaussDB 性能调优指南》

  • 《分布式数据库原理与实践》

• 工具包下载：

  • 数据库监控脚本：gaussdb_monitor_toolkit.zip

  • 压力测试工具：benchmark_kit.tar.gz