PostgreSQL数据库服务器CPU使用率100% 处理

        数据库运维过程中，一个常见而又紧急的问题就是突发的cpu使用率100%，造成业务停顿，下面是一些主要的分析、诊断方法：

一、查看连接数变化,结合监控，查看出现问题时的活动连接数变化

select count(*) from pg_stat_activity where state not like '%idle';

二、追踪慢sql
如果活跃连接数的变化处于正常范围，则很大概率可能是当时有性能很差的sql被大量执行导致。打开Postgresql慢sql日志，我们可以通过这个日志，定位到当时比较耗时的sql来进一步做分析。但通常问题发生时，整个系统都处于停滞状态，所有sql都慢下来，当时记录的慢sql可能非常多，并不容易排查罪魁祸首。介绍几种在问题发生时，即介入追查慢sql的方法。

1. 第一种方法是使用pg_stat_statements插件定位慢sql，步骤如下：

1.1. 如果没有创建这个插件，需要手动创建。我们要利用插件和数据库系统里面的计数信息（如sql执行时间累积等），而这些信息是不断累积的，包含了历史信息。为了更方便的排查当前的cpu满问题，我们要先重置计数器。
create extension pg_stat_statements;
select pg_stat_reset();
select pg_stat_statements_reset();
1.2. 等待一段时间（例如1分钟），使计数器积累足够的信息。
1.3. 查询最耗时的sql（一般就是导致问题的直接原因）。
select * from pg_stat_statements order by total_time desc limit 5;
1.4. 查询读取Buffer次数最多的sql，这些sql可能由于所查询的数据没有索引，而导致了过多的Buffer读，也同时大量消耗了cpu。
select * from pg_stat_statements order by shared_blks_hit+shared_blks_read desc limit 5;

2. 第二种方法是，直接通过pg_stat_activity视图，利用下面的查询，查看当前长时间执行，一直不结束的sql。这些sql对应造成cpu满，也有直接嫌疑。

select datname, usename, client_addr, application_name, state, backend_start, xact_start, xact_stay, query_start, query_stay, replace(query, chr(10), ' ') as query from (select pgsa.datname as datname, pgsa.usename as usename, pgsa.client_addr client_addr, pgsa.application_name as application_name, pgsa.state as state, pgsa.backend_start as backend_start, pgsa.xact_start as xact_start, extract(epoch from (Now() - pgsa.xact_start)) as xact_stay, pgsa.query_start as query_start, extract(epoch from (Now() - pgsa.query_start)) as query_stay , pgsa.query as query from pg_stat_activity as pgsa where pgsa.state != 'idle' and pgsa.state != 'idle in transaction' and pgsa.state != 'idle in transaction (aborted)') idleconnections order by query_stay desc limit 5;

3. 第3种方法，是从数据表上表扫描（Table Scan）的信息开始查起，查找缺失索引的表。数据表如果缺失索引，大部分热数据又都在内存时，此时数据库只能使用表扫描，并需要处理已在内存中的大量的无关记录，而耗费大量cpu。特别是对于表记录数超100的表，一次表扫描占用大量cpu（基本把一个cpu占满），多个连接并发（例如上百连接），把所有cpu占满。

3.1. 通过下面的查询，查出使用表扫描最多的表：

select * from pg_stat_user_tables where n_live_tup > 100000 and seq_scan > 0 order by seq_tup_read desc limit 10;
3.2. 查询当前正在运行的访问到上述表的慢查询：

select * from pg_stat_activity where query ilike '%<table name>%' and query_start - Now() > interval '10 seconds';
3.3. 也可以通过pg_stat_statements插件定位涉及到这些表的查询：

select * from pg_stat_statements where query ilike '%<table>%'order by shared_blks_hit+shared_blks_read desc limit 3;

 

三、处理慢sql

对于上面的方法查出来的慢sql，首先需要做的可能是Cancel或Kill掉他们，使业务先恢复：

select pg_cancel_backend(pid) from pg_stat_activity where query like '%<query text>%' and pid != pg_backend_pid();
select pg_terminate_backend(pid) from pg_stat_activity where query like '%<query text>%' and pid != pg_backend_pid();

如果这些sql确实是业务上必需的，则需要对他们做优化。这方面有“三板斧”：
1. 对查询涉及的表，执行ANALYZE <table>或VACUUM ANZLYZE <table>，更新表的统计信息，使查询计划更准确。注意，为避免对业务影响，最好在业务低峰执行。

2. 执行explain 或explain (buffers true, analyze true, verbose true) 命令，查看sql的执行计划（注意，前者不会实际执行sql，后者会实际执行而且能得到详细的执行信息），对其中的Table Scan涉及的表，建立索引。

3. 重新编写sql，去除掉不必要的子查询、改写UNION ALL、使用JOIN CLAUSE固定连接顺序等到，都是进一步深度优化sql的手段，这里不再深入说明。