PostgreSQL 上對應 pt-online-schema-change 的工具 pg-osc

翻資料的時候翻到「pg-osc: Zero downtime schema changes in PostgreSQL」這篇文章,可以在 PostgreSQL 上做到類似 pt-online-schema-change 的事情,這邊先提一下 pt-online-schema-change 的說明:

ALTER tables without locking them.

不管是 MySQL 還是 PostgreSQL,都會遇到 ALTER TABLE 常常會 lock 的問題,這點主要的影響就是 db migration。

在 dev 環境的機器應該沒什麼問題,資料量都不大,應該是很快就可以跑完;但在 stage 環境時就會開始有狀況了 (假設是從 production 複製過來的資料,表格的大小可能偏大),但應該還是可以用 downtime 換,慢慢跑,花幾個小時把 db migration 跑完。

可是到了 production 環境時就不太能這樣搞了,這也是一般不太建議在 production 環境裡用現成的 db migration 工具,尤其當資料量偏大的時候。

解這個問題的方法就是透過繞路的方式,不要直接動原來的 table:基本的想法是開一個新的 table,然後一直從舊的 table 搬資料到新的 table 上 (包括應用程式下指令寫到舊的 table 上的資料),直到最後用一個短暫的 lock 機制來切換 table。

在 MySQL 的世界裡比較有名的是 Percona 的 pt-online-schema-change (trigger-based) 以及 GitHubgh-ost (replication-based),另外找資料的時候有發現 Facebook 也有丟 OnlineSchemaChange (trigger-based) 出來。

在 PostgreSQL 的世界裡似乎是 pg_repack 這個方案,用了 trigger-based 的方式處理,但之前沒有注意到,是翻 pg-osc 的時候被提到才知道有這個工具。

而這次提到的 pg-osc 則是 2022 年才出的軟體,也是 trigger-based 的方式:

pg-osc uses the concept of shadow tables to perform schema changes. At a high level, it creates a shadow table that looks structurally the same as the primary table, performs the schema change on the shadow table (avoiding any locks since nothing is using this table), copies contents from the primary table to the shadow table and swaps the table names in the end while preserving all changes to the primary table using triggers (via audit table).

另外從 PostgreSQL 的 wiki 上看到「Change management tools and techniques」這頁,裡面看到「Metagration: Logical PostgreSQL Migration」這個工具,看起來好像是 replication-based 的方案,不過還是有用到一些 trigger 做事。

這些方案都先記錄起來好了...

其他非 Google 的 Email Hosting 服務

先前在「Cloudflare 的 Email Routing 功能可以讓一般人用 (包括免費帳號)」這邊有提到,因為 Google Workspace 要廢掉免費版本,所以 Cloudflare 推出了 E-mail forwarding 的方案讓大家用,所以一種簡單的解決方法就是註冊另外一個免費的 Gmail 帳號,然後用 Cloudflare 把信件 forward 到新的帳號裡。

但如果想要避開 Google 的服務的話,在 Hacker News 上的「Ask HN: Best hosted alternative to Google Workspace for email?」這邊就有討論不少可能的替代方案,主要是付費的為主。

討論裡常被提起的方案:

我自己是很愛 Fastmail,他的 webmail 界面速度很快 (即使 www.fastmail.com 需要連到美國的伺服氣上),而且鍵盤快速鍵與 Gmail 幾乎相同,所以學習成本很低,就把其中一個 domain 掛上去用,然後把一些服務的註冊 email 都往這邊掛。

而費用的部份,除了可以月繳外,年繳與三年繳都有另外再給 discount (30GB 版本是 US$5/mo、US$50/y 與 US$140/3y),第一次用一年後,後面就是刷三年了...

如果有在用 Office 的話,Microsoft 365 應該也是個選擇方案,不過我對 Outlook 的 folder-based 的設計邏輯用不慣...

然後是 iCloud+,看討論裡面提到穩定度似乎不太行,但也有人用的好好的,我自己是只有拿來同步 Apple 裝置用,沒有用到郵件服務的部份...

另外是自己有架設 Email service,話說這年頭自己搞 Email system 超麻煩的,對於沒搞過的人 SPFDKIM 加上 DMARC 絕對會搞死自己,乖乖丟雲端服務比較省事,我純粹是要保持多路暢通而已...

在 AWS Summit Taiwan 2021 上講的 HashiCorp Vault

今年的 AWS Summit Taiwan 2021 是線上的形式,早在前一個月前就先預錄好,但開始的時候就忘記要宣傳一下了... 結果是在找資料的時候發現其他人有提到:「AWS實作紀錄 #2:高可用性保管服務 (2021 AWS Summit Taiwan)」。

投影片與影片如果有興趣的人可以去 AWS 活動頁面上看,或者上面提到的那篇。

這次講的主題是想要在雲端上面搭建 Vault,但又不希望自己搞一堆 High Availability 的架構,最好是雲端服務本身就有提供... 而既然是在 AWS 的場子,主要都還是以 AWS 的服務來搭建。

在這次的設計裡,Vault 的資料是放在 DynamoDB 上,然後透過 KMS 管理加密用的,這兩個服務本身都有 High Availability,所以直接用就可以了。

接下來是跑 Vault 程式的部份,這部份得自己處理 High Availability 的架構,我是用兩台很小台的 EC2 instance (t4g.nano) 在跑,這邊也可以換成 ECS 或是 EKS 的 container。

接下來把這兩台 EC2 instance 掛起來的也都是 High Availability 服務:在 EC2 instance 前面用 ELB 擋住提供 HTTP API 服務,另外這邊即使是內部用,也可以上 HTTPS (透過 ACM 掛上 HTTPS 的憑證)。

在 ELB 上看到只有一台機器活著是正常的,因為兩台機器之間是 active-standby 架構,同時間只會有一台機器在運作,而 lock 的機制是 Vault 透過 DynamoDB 實做的,不需要另外處理。

其實裡面大多數的元件都可以抽換,像是 DynamoDB 也可以用其他的服務來當儲存層,馬上可以想到的是 RDSMySQL 或是 PostgreSQL

概念上不算困難,所以投影片上主要就是給設定檔,這樣方便大家抄,不用在自己摸指令摸半天...

MySQL InnoDB 的 OPTIMIZE TABLE 的 Lock

Backend Twhttps://www.facebook.com/groups/616369245163622/posts/2467225396744655/ 這邊看到:

先大概回答一下假設,DELETE 後的空間是可以被同一個表格重複使用的,所以應該是還好,不過離峰時間跑一下 OPTIMIZE TABLE 也沒什麼關係就是了。

裡面提到的「13.7.2.4 OPTIMIZE TABLE Statement」(MySQL 5.7 文件) 以及「13.7.2.4 OPTIMIZE TABLE Statement」(MySQL 5.6 文件) 都有講到目前比較新的版本都已經是 Online DDL 了:(這邊抓 5.6 的文件,有支援的版本資訊)

Prior to Mysql 5.6.17, OPTIMIZE TABLE does not use online DDL. Consequently, concurrent DML (INSERT, UPDATE, DELETE) is not permitted on a table while OPTIMIZE TABLE is running, and secondary indexes are not created as efficiently.

As of MySQL 5.6.17, OPTIMIZE TABLE uses online DDL for regular and partitioned InnoDB tables, which reduces downtime for concurrent DML operations. The table rebuild triggered by OPTIMIZE TABLE is completed in place. An exclusive table lock is only taken briefly during the prepare phase and the commit phase of the operation. During the prepare phase, metadata is updated and an intermediate table is created. During the commit phase, table metadata changes are committed.

文件上有提到會有一小段 lock 的時間,不過一般來說應該不會造成太大問題。

這邊要講的是早期的經典工具 pt-online-schema-change (pt-osc),這是使用 TRIGGER-based 的方式在跑,他的範例就直接提供了一個不需要 Online DDL 支援的版本:

Change sakila.actor to InnoDB, effectively performing OPTIMIZE TABLE in a non-blocking fashion because it is already an InnoDB table:

pt-online-schema-change --alter "ENGINE=InnoDB" D=sakila,t=actor

這在早期的時候還蠻常被拿出來用的,如果還在維護一些舊系統的話還蠻推薦的...

GTA Online 釋出官方修正,大幅改善啟動效能

看到「GTA Online load time fix released, shaves off actual minutes of waiting for some」這邊的消息,先前在「GTA 的啟動讀取效能問題」這邊提到 GTA Online 啟動速度很慢的問題,官方正式推出修正版本了:「GTAV Title Update 1.53 Notes (PS4 / Xbox One / PC)」。

抓了一些在 Reddit 的討論「Loading Times Have FINALLY been patched - Discussion Thread」。

這則降的比率與當時 workaround 的修正差不多:

Insane. GTA menu -> GTA: Online.

Dropped from 7 minutes to 1:57

i7-2600k,GTX1070,16GB RAM and the game is on HDD.

這個就有點誇張了,這是 90% 吧?

Dropped from 5-8 minutes to 35 seconds

這個差不多 70%~80%:

Loading time 2m 20s for online directly from steam. Before it was like 8-10 minutes for me. Damn

Edit: 50s for story mode. 35s from story mode to online. So it seems it's still faster to load into online from story mode.

這個也差不多 70%:

From 4-5 minutes to 1 a minute and 22 seconds. Y e s p l e a s e

然後 PS4 的版本原來也受到一樣的影響?

Currently tested on PS4 , from main menu to online : 3min 45 sec From story mode to online: 1min 20sec (😩 i can't tell for sure )

整體看起來是正面的,畢竟大家等這個問題等超久了... 另外也可以看出來當初的 workaround patch 其實相當精準的把問題都解掉了,官方的修正並沒有快更多。

來繼續關注 libc 那邊的問題...

GTA 的啟動讀取效能問題

這件事情也已經過了一個禮拜,來整理一下發生什麼事情...

起因是 GTA Online 的遊戲開啟速度很慢,而有人一路 reverse engineering 找出問題並且解決:「How I cut GTA Online loading times by 70%」,對應的 Hacker News 討論有提到其他有趣的事情也可以看看:「How I cut GTA Online loading times by 70% (nee.lv)」。

作者的電腦不算太差,但光開啟 GTA Online 就需要六分鐘,網路上甚至有辦投票蒐集大家的等待時間,發現也有很多人反應類似的問題:

接下來就開始 reverse engineering 了,先觀察各種狀態後發現是卡在 CPU,而不是網路或 Disk I/O,然後就拿出 Luke Stackwalker 這個工具 profiling,不過因為沒有 debug symbol 幫忙 group,所以只能人工判斷後,可以看到兩個問題:

第一個問題發現效能是卡在 strlen(),而 call stack 可以看出來是從 sscanf() 一路打進去的:

反追發現是在處理 10MB 的 JSON 檔造成的,裡面 sscanf() 因為拉出 strlen(),於是就造成把整個 10MB 的 JSON 掃過很多次 (一開始是 10MB,掃到後面會愈來愈少,平均下來應該是 5MB):

第二個問題產生的時間會在第一個問題跑完後,另外看問題的性質,應該跟第一個 JSON 處理有關,他會把 JSON 處理過的資料丟進 array,每個 entry 長這樣:

struct {
    uint64_t *hash;
    item_t   *item;
} entry;

丟進 array 是 OK 的,但問題在於他需要判斷 entry 是否重複,卻沒有用 hash 或是 tree 的結構,而這邊大約有 63k 筆資料,用 array 實做就產生了 O(n^2) 的演算法:

But before it’s stored? It checks the entire array, one by one, comparing the hash of the item to see if it’s in the list or not. With ~63k entries that’s (n^2+n)/2 = (63000^2+63000)/2 = 1984531500 checks if my math is right. Most of them useless. You have unique hashes why not use a hash map.

作者在 PoC 的章節裡面描述他怎麼解這兩個問題。

第一個問題比較好的解法是修正 JSON Parser,但這太複雜,所以他用 workaround 解:把 strlen() 包起來,針對長字串加上一層 cache:

  • hook strlen
  • wait for a long string
  • “cache” the start and length of it
  • if it’s called again within the string’s range, return cached value

而第二個問題他直接把檢查是否有重複的跳過,因為資料本身不重複:

And as for the hash-array problem, it’s more straightforward - just skip the duplicate checks entirely and insert the items directly since we know the values are unique.

整個開啟的速度從六分鐘降到一分五十秒,還是偏慢,但算是大幅緩解的 GTA Online 啟動速度的問題了。

不過故事到這邊還沒結束,有人一路去挖,發現其實 sscanf() 的效能地雷已經不是第一次了:YAML 的 Parser 也中過一樣的問題:「Parsing can become accidentally quadratic because of sscanf」,這篇也一樣上了 Hacker News:「Parsing can become accidentally quadratic because of sscanf (github.com/biojppm)」。

然後這又帶出了六年前在 StackOverflow 上就有人問過這個問題:「Why is glibc's sscanf vastly slower than fscanf on Linux?」。

另外也有人整理出來,應該是大家把同樣的演算法拿來實做:

JdeBP 3 days ago

I found this while making a collection of what C implementation does what at https://news.ycombinator.com/item?id=26298300.

There are two basic implementation strategies. The BSD (FreeBSD and OpenBSD and more than likely NetBSD too), Microsoft, GNU, and MUSL C libraries use one, and suffer from this; whereas the OpenWatcom, P.J. Plauger, Tru64 Unix, and my standard C libraries use another, and do not.

The 2002 report in the comp.lang.c Usenet newsgroup (listed in that discussion) is the earliest that I've found so far.

後續的更新動作可以再追一下進度 (包括 GTA Online 與各家的 libc)。

最近很熱鬧的 New York Times 退訂截圖

最近很熱鬧的 New York Times 的退訂過程截圖在這邊,可以看到滿滿的 Dark pattern 想辦法讓使用者難以退訂:「Before buying a NYT subscription, here's what it will take you to cancel it.」,這點在 Hacker News 上的討論也可以看一下:「Before buying a NYT subscription, here's what it'll take to cancel it (imgur.com)」。

我在看的時候想到美國好像有通過法律,要求租用與退訂流程的對等性,查了一下資料發現理解不正確,之前看到的新聞應該是加州州政府通過的法令:「SB-313 Advertising: automatic renewal and continuous service offers.(2017-2018)」。

2018 年法令生效當時也有報導,裡面講的比較白話:「Companies must let customers cancel subscriptions online, California law says」,結果看到這則報導裡面給的範例時馬上笑出來,因為又是 New York Times,看起來是就是慣犯 XDDD

One person tweeted about trying to cancel a New York Times subscription on the phone and being put on hold for 15 minutes -- twice.

在 Hacker News 的討論裡有提到,美國的使用者可以考慮用 Privacy 這個虛擬信用卡服務,對於這種很搞事的 subscription 直接關閉對應的信用卡帳號就好。

台灣之前有遠東銀行提供 Mastercard InControl 方案,但看起來到去年年底也不提供了:「MasterCard inControl 網路交易虛擬卡號申請服務110年1月1日起終止公告」。

Multithreading 版本 pt-online-schema-change

看起來是個嘗試,Percona 的人試著修改 pt-online-schema-change,讓他可以在 INSERT 時 multi-threading,然後看效果:「Multithreaded ALTER TABLE with pt-online-schema-change and myloader」。

可以看出來 thread 夠多的情況下其實都變快不少 (上圖主要是看絕對數字,下圖是看相對比率):

如果沒有意外的話應該會有更多的測試,而這些測試沒問題的話,之後的官方版本裡面應該就會有這個功能。

在 Galera Cluster 上的 DDL 操作 (e.g. ALTER TABLE)

Percona 整理了一份關於 Galara Cluster 上 DDL 操作的一些技巧,這包括了 Percona XtraDB ClusterMariaDB 的版本:「How to Perform Compatible Schema Changes in Percona XtraDB Cluster (Advanced Alternative)?」。

在不知道這些技巧前,一般都是拿 Percona Toolkit 裡的 pt-online-schema-change 來降低影響 (可以降的非常低),所以這些技巧算是額外知識,另外在某些極端無法使用 pt-online-schema-change 的情境下也可以拿來用...

裡面的重點就是 wsrep_OSU_method 這個參數,預設的值 TOI 就是一般性的常識,所有的指令都會被傳到每一台資料庫上執行,而 RSU 則是會故意不讓 DDL 操作 (像是 ALTER TABLE) 被 replicate 到其他機器,需要由管理者自己到每台機器上執行。

利用這個設定,加上透過工具將流量導到不同後端的資料庫上,就有機會分批進行修改,而不需要透過 pt-online-schema-change 這種工具。

把 git log 用得很開心...?

看到「git log – the Good Parts」這篇文章,裡面研究了 Gitgit log 的各種好用的功能,然後整理出來... (所以是 good parts XD)

作者用的參數是一個一個加上去,所以可以一個階段一個階段了解用途。除了可以用作者推薦的 repository 測試外,我建議大家拿個自己比較熟悉的 open source 專案來測 (有用到比較複雜的架構):

git log
git log --oneline
git log --oneline --decorate
git log --oneline --decorate --all
git log --oneline --decorate --all --graph

看到喜歡的部份可以在 ~/.gitconfig 裡設 alias 使用,像是用 git l 之類的?保留 git log 本身可以避免一些 script 用到這個指令時因為輸出格式跟預期不一樣而爛掉 XD