Секционированием называется разбиение данных, логически являющихся одной большой таблицей, на более мелкие физические части (секции). Секционирование может принести следующую пользу:

Всё это обычно полезно только для очень больших таблиц. Какие именно таблицы выиграют от секционирования, зависит от конкретного приложения, хотя, как правило, это следует применять для таблиц, размер которых превышает объём ОЗУ сервера.

PostgreSQL предлагает поддержку следующих видов секционирования:

Если вашему приложению требуются другие формы секционирования, можно также прибегнуть к альтернативным реализациям, с использованием наследования и представлений с UNION ALL. Такие подходы дают гибкость, но не дают такого выигрыша в производительности, как встроенное декларативное секционирование.

PostgreSQL позволяет декларировать, что некоторая таблица разделяется на секции. Разделённая на секции таблица называется секционированной таблицей. Декларация секционирования состоит из описанного выше определения метода разбиения и списка столбцов или выражений, образующих ключ разбиения.

Сама секционированная таблица является «виртуальной» и как таковая не хранится. Хранилище используется её секциями, которые являются обычными таблицами, связанными с секционированной. В каждой секции хранится подмножество данных таблицы, определяемое её границами секции. Все строки, вставляемые в секционированную таблицу, перенаправляются в соответствующие секции в зависимости от значений столбцов ключа разбиения. Если при изменении значений ключа разбиения в строке она перестаёт удовлетворять ограничениям исходной секции, эта строка перемещается в другую секцию.

Сами секции могут представлять собой секционированные таблицы, таким образом реализуется вложенное секционирование. Хотя все секции должны иметь те же столбцы, что и секционированная родительская таблица, в каждой секции независимо от других могут быть определены свои индексы, ограничения и значения по умолчанию. Подробнее о создании секционированных таблиц и секций рассказывается в описании CREATE TABLE.

Преобразовать обычную таблицу в секционированную и наоборот нельзя. Однако в секционированную таблицу можно добавить в качестве секции существующую обычную или секционированную таблицу, а также можно удалить секцию из секционированной таблицы и превратить её в отдельную таблицу; это может ускорить многие процессы обслуживания. Обратитесь к описанию ALTER TABLE, чтобы узнать больше о подкомандах ATTACH PARTITION и DETACH PARTITION.

Секции также могут быть сторонними таблицами, но учтите, что именно пользователь ответственен за соответствие содержимого сторонней таблицы правилу секционирования, это не контролируется автоматически. Также существуют и некоторые другие ограничения. За подробностями обратитесь к описанию CREATE FOREIGN TABLE.

CREATE TABLE measurement (
    city_id         int not null,
    logdate         date not null,
    peaktemp        int,
    unitsales       int
);

DROP TABLE measurement_y2006m02;

ALTER TABLE measurement DETACH PARTITION measurement_y2006m02;
ALTER TABLE measurement DETACH PARTITION measurement_y2006m02 CONCURRENTLY;

CREATE TABLE measurement_y2008m02 PARTITION OF measurement
    FOR VALUES FROM ('2008-02-01') TO ('2008-03-01')
    TABLESPACE fasttablespace;

CREATE TABLE measurement_y2008m02
  (LIKE measurement INCLUDING DEFAULTS INCLUDING CONSTRAINTS)
  TABLESPACE fasttablespace;

ALTER TABLE measurement_y2008m02 ADD CONSTRAINT y2008m02
   CHECK ( logdate >= DATE '2008-02-01' AND logdate < DATE '2008-03-01' );

\copy measurement_y2008m02 from 'measurement_y2008m02'
-- possibly some other data preparation work

ALTER TABLE measurement ATTACH PARTITION measurement_y2008m02
    FOR VALUES FROM ('2008-02-01') TO ('2008-03-01' );

CREATE INDEX measurement_usls_idx ON ONLY measurement (unitsales);

CREATE INDEX CONCURRENTLY measurement_usls_200602_idx
    ON measurement_y2006m02 (unitsales);
ALTER INDEX measurement_usls_idx
    ATTACH PARTITION measurement_usls_200602_idx;
...

ALTER TABLE ONLY measurement ADD UNIQUE (city_id, logdate);

ALTER TABLE measurement_y2006m02 ADD UNIQUE (city_id, logdate);
ALTER INDEX measurement_city_id_logdate_key
    ATTACH PARTITION measurement_y2006m02_city_id_logdate_key;
...

Хотя встроенное декларативное секционирование полезно во многих часто возникающих ситуациях, бывают обстоятельства, требующие более гибкого подхода. В этом случае секционирование можно реализовать, применив механизм наследования таблиц, что даст ряд возможностей, неподдерживаемых при декларативном секционировании, например:

DROP TABLE measurement_y2006m02;

ALTER TABLE measurement_y2006m02 NO INHERIT measurement;

CREATE TABLE measurement_y2008m02 (
    CHECK ( logdate >= DATE '2008-02-01' AND logdate < DATE '2008-03-01' )
) INHERITS (measurement);

CREATE TABLE measurement_y2008m02
  (LIKE measurement INCLUDING DEFAULTS INCLUDING CONSTRAINTS);
ALTER TABLE measurement_y2008m02 ADD CONSTRAINT y2008m02
   CHECK ( logdate >= DATE '2008-02-01' AND logdate < DATE '2008-03-01' );
\copy measurement_y2008m02 from 'measurement_y2008m02'
-- возможна дополнительная подготовка данных
ALTER TABLE measurement_y2008m02 INHERIT measurement;

Отсечение секций — это приём оптимизации запросов, который ускоряет работу с декларативно секционированными таблицами. Например:

SET enable_partition_pruning = on;                 -- по умолчанию
SELECT count(*) FROM measurement WHERE logdate >= DATE '2008-01-01';

Без отсечения секций показанный запрос должен будет просканировать все секции таблицы measurement. Когда отсечение секций включено, планировщик рассматривает определение каждой секции и может заключить, что какую-либо секцию сканировать не нужно, так как в ней не может быть строк, удовлетворяющих предложению WHERE в запросе. Когда планировщик может сделать такой вывод, он исключает (отсекает) секцию из плана запроса.

Используя команду EXPLAIN и параметр конфигурации enable_partition_pruning, можно увидеть отличие плана, в котором были отсечены секции, от плана без отсечения. Типичный неоптимизированный план для такой конфигурации таблицы будет выглядеть так:

SET enable_partition_pruning = off;
EXPLAIN SELECT count(*) FROM measurement WHERE logdate >= DATE '2008-01-01';
                                    QUERY PLAN
-------------------------------------------------------------------​----------------
 Aggregate  (cost=188.76..188.77 rows=1 width=8)
   ->  Append  (cost=0.00..181.05 rows=3085 width=0)
         ->  Seq Scan on measurement_y2006m02  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
               Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)
         ->  Seq Scan on measurement_y2006m03  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
               Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)
...
         ->  Seq Scan on measurement_y2007m11  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
               Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)
         ->  Seq Scan on measurement_y2007m12  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
               Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)
         ->  Seq Scan on measurement_y2008m01  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
               Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)

В некоторых или всех секциях может применяться не полное последовательное сканирование, а сканирование по индексу, но основная идея примера в том, что для удовлетворения запроса не нужно сканировать старые секции. И когда мы включаем отсечение секций, мы получаем значительно более эффективный план, дающий тот же результат:

SET enable_partition_pruning = on;
EXPLAIN SELECT count(*) FROM measurement WHERE logdate >= DATE '2008-01-01';
                                    QUERY PLAN
-------------------------------------------------------------------​----------------
 Aggregate  (cost=37.75..37.76 rows=1 width=8)
   ->  Seq Scan on measurement_y2008m01  (cost=0.00..33.12 rows=617 width=0)
         Filter: (logdate >= '2008-01-01'::date)

Заметьте, что механизм отсечения секций учитывает только ограничения, определённые неявно ключами разбиения, но не наличие индексов. Поэтому определять индексы для столбцов ключа не обязательно. Нужно ли создавать индекс для определённой секции, зависит от того, какую часть секции (меньшую или большую), по вашим представлениям, будут сканировать запросы, обращающиеся к этой секции. Индекс будет полезен в первом случае, но не во втором.

Отсечение секций может производиться не только при планировании конкретного запроса, но и в процессе его выполнения. Благодаря этому может быть отсечено больше секций, когда условные выражения содержат значения, неизвестные во время планирования, например параметры, определённые оператором PREPARE, значения, получаемые из подзапросов, или параметризованные значения во внутренней стороне соединения с вложенным циклом. Отсечение секций в процессе выполнения запроса возможно в следующие моменты времени:

Отсечение секций можно отключить, воспользовавшись параметром enable_partition_pruning.

Исключение по ограничению — приём оптимизации запросов, подобный отсечению секций. Прежде всего он применяется, когда секционирование осуществляется с использованием старого метода наследования, но он может быть полезен и для других целей, включая декларативное секционирование.

Исключение по ограничению работает во многом так же, как и отсечение секций; отличие состоит в том, что оно использует ограничения CHECK всех таблиц (поэтому оно так и называется), тогда как для отсечения секций используются границы секции, которые существуют только в случае декларативного секционирования. Ещё одно различие состоит в том, что исключение по ограничению применяется только во время планирования; во время выполнения секции из плана удаляться не будут.

То, что исключение по ограничению использует ограничения CHECK (вследствие чего оно работает медленнее отсечения секций), иногда может быть и преимуществом. Ограничения могут быть определены даже для декларативно секционированных таблиц, в дополнение к внутренним границам секций, и тогда исключение по ограничению сможет дополнительно убрать некоторые секции из плана запроса.

По умолчанию параметр constraint_exclusion имеет значение не on и не off, а промежуточное (и рекомендуемое) значение partition, при котором этот приём будет применяться только к запросам, где предположительно будут задействованы таблицы, секционированные с использованием наследования. Значение on обязывает планировщик просматривать ограничения CHECK во всех запросах, даже в самых простых, где выигрыш от исключения по ограничению маловероятен.

Применяя исключения по ограничению, необходимо учитывать следующее:

К секционированию таблицы следует подходить продуманно, так как неудачное решение может отрицательно повлиять на скорость планирования и выполнения запросов.

Одним из самых важных факторов является выбор столбца или столбцов, по которым будут секционироваться ваши данные. Часто оптимальным будет секционирование по столбцу или набору столбцов, которые практически всегда присутствуют в предложении WHERE в запросах, обращающихся к секционируемой таблице. Предложения WHERE, совместимые с ограничениями границ секции, могут применяться для устранения ненужных для выполнения запроса секций. Однако наличие ограничений PRIMARY KEY или UNIQUE может подтолкнуть к выбору и других столбцов в качестве секционирующих. Также при планировании секционирования следует продумать, как будут удаляться данные. Секцию целиком можно отсоединить очень быстро, поэтому может иметь смысл разработать стратегию секционирования так, чтобы массово удаляемые данные оказывались в одной секции.

Также важно правильно выбрать число секций, на которые будет разбиваться таблица. Если их будет недостаточно много, индексы останутся большими, не улучшится и локальность данных, вследствие чего процент попаданий в кеш окажется низким. Однако и при слишком большом количестве секций возможны проблемы. С большим количеством секций увеличивается время планирования и потребление памяти как при планировании, так и при выполнении запросов, о чём рассказывается далее. Выбирая стратегию секционирования таблицы, также важно учитывать, какие изменения могут произойти в будущем. Например если вы решите создавать отдельные секции для каждого клиента, и в данный момент у вас всего несколько больших клиентов, подумайте, что будет, если через несколько лет у вас будет много мелких клиентов. В этом случае может быть лучше произвести секционирование по хешу (HASH) и выбрать разумное количество секций, но не создавать секции по списку (LIST) в надежде, что количество клиентов не увеличится до такой степени, что секционирование данных окажется непрактичным.

Вложенное секционирование позволяет дополнительно разделить те секции, которые предположительно окажутся больше других. Также можно использовать разбиение по диапазонам с ключом, состоящим из нескольких столбцов. Но при любом из подходов легко может получиться слишком много секций, так что рекомендуется использовать их осмотрительно.

Важно учитывать издержки секционирования, которые отражаются на планировании и выполнении запросов. Планировщик запросов обычно довольно неплохо справляется с иерархиями, включающими до нескольких тысяч секций, если при выполнении типичных запросов ему удаётся отсечь почти все секции. Однако когда после отсечения остаётся большое количество секций, возрастает и время планирования запросов, и объём потребляемой памяти. Наличие большого количества секций нежелательно ещё и потому, что потребление памяти сервером может значительно возрастать со временем, особенно когда множество сеансов обращаются ко множеству секций. Это объясняется тем, что в локальную память каждого сеанса, который обращается к секциям, должны быть загружены метаданные всех этих секций.

С нагрузкой, присущей информационным хранилищам, может иметь смысл создавать больше секций, чем с нагрузкой OLTP. Как правило, в информационных хранилищах время планирования запроса второстепенно, так как гораздо больше времени тратится на выполнение запроса. Однако при любом типе нагрузки важно принимать правильные решения на ранней стадии реализации, так как процесс переразбиения таблиц большого объёма может оказаться чрезвычайно длительным. Для оптимизации стратегии секционирования часто бывает полезно предварительно эмулировать ожидаемую нагрузку. Но ни в коем случае нельзя полагать, что чем больше секций, тем лучше, равно как и наоборот.