Разделяемая память и семафоры в совокупности называются средствами межпроцессного взаимодействия (IPC) в стиле System V (к этим средствам также относятся очереди сообщений, но они не имеют отношения к Postgres Pro). За исключением Windows, где Postgres Pro использует собственную замену этих средств, эти средства необходимы для работы Postgres Pro.

Если эти механизмы полностью отсутствуют в системе, при запуске сервера обычно выдаётся ошибка Illegal system call (Неверный системный вызов). В этом случае единственный способ решить проблему — переконфигурировать ядро системы. Без них Postgres Pro просто не будет работать. Это довольно редкая ситуация, особенно с современными операционными системами.

Когда Postgres Pro превышает один из различных жёстких лимитов IPC, сервер отказывается запускаться, но выдаёт полезное сообщение, говорящее об ошибке и о том, что с ней делать. (См. также Подраздел 18.3.1.) Соответствующие параметры ядра в разных системах называются аналогично (они перечислены в Таблице 18.1), но устанавливаются они по-разному. Ниже предлагаются способы их изменения для некоторых систем.

Postgres Pro запрашивает небольшой блок разделяемой памяти System V (обычно 48 байт на 64-битной платформе) для каждой копии сервера. В большинстве современных операционных систем такой объём выделяется без проблем. Однако если запускать много копий сервера, или разделяемую память System V занимают и другие приложения, может понадобиться увеличить значение SHMMAX, максимальный размер сегмента разделяемой памяти (в байтах), либо SHMALL, общий объём разделяемой памяти System V, доступный для всей системы. Заметьте, что SHMALL во многих системах задаётся в страницах, а не в байтах.

Менее вероятны проблемы с минимальным размером сегментов разделяемой памяти (SHMMIN), который для Postgres Pro не должен превышать примерно 32 байт (обычно это всего 1 байт). Максимальное число сегментов для всей системы (SHMMNI) или для одного процесса (SHMSEG) тоже обычно не влияет на работоспособность сервера, если только это число не равно нулю.

Postgres Pro использует по одному семафору на одно разрешённое подключение (max_connections), на разрешённый рабочий процесс автоочистки (autovacuum_max_workers) и фоновый процесс (max_worker_processes), в наборах по 16. В каждом таком наборе есть также 17-ый семафор, содержащий «магическое число», позволяющий обнаруживать коллизии с наборами семафоров других приложений. Максимальное число семафоров в системе задаётся параметром SEMMNS, который, следовательно, должен быть равен как минимум сумме max_connections, autovacuum_max_workers и max_worker_processes, плюс один дополнительный на каждые 16 семафоров подключений и рабочих процессов (см. формулу в Таблице 18.1). Параметр SEMMNI определяет максимальное число наборов семафоров, которые могут существовать в системе в один момент времени. Таким образом, его значение должно быть не меньше чем ceil((max_connections + autovacuum_max_workers + max_worker_processes + 5) / 16). В качестве временного решения проблем, которые вызваны этими ограничениями, но обычно сопровождаются некорректными сообщениями функции semget, например, «No space left on device» (На устройстве не осталось места), можно уменьшить число разрешённых соединений.

В некоторых случаях может потребоваться увеличить SEMMAP как минимум до уровня SEMMNS. Если в системе есть такой параметр (а во многих системах его нет), он определяет размер карты ресурсов семафоров, в которой выделяется запись для каждого непрерывного блока семафоров. Когда набор семафоров освобождается, эта запись либо добавляется к существующей соседней записи, либо регистрируется как новая запись в карте. Если карта переполняется, освобождаемые семафоры теряются (до перезагрузки). Таким образом, фрагментация пространства семафоров может со временем привести к уменьшению числа доступных семафоров.

Параметр SEMMSL, определяющий, сколько семафоров может быть в одном наборе, для Postgres Pro должен равняться как минимум 17.

Другие параметры, связанные с «аннулированием операций» с семафорами, например, SEMMNU и SEMUME, на работу Postgres Pro не влияют.

Если используется systemd, необходимо позаботиться о том, чтобы ресурсы IPC (общая память и семафоры) не освобождались преждевременно операционной системой. Это особенно актуально при сборке и установке Postgres Pro из исходного кода. Пользователей дистрибутивных пакетов Postgres Pro это касается в меньшей степени, так как пользователь postgres обычно создаётся как системный пользователь.

Параметр RemoveIPC в logind.conf определяет, должны ли объекты IPC удаляться при полном выходе пользователя из системы. На системных пользователей это не распространяется. Этот параметр по умолчанию включён в стандартной сборке systemd, но в некоторых дистрибутивах операционных систем он по умолчанию отключён.

Обычно нежелательный эффект этого включённого параметра проявляется в том, что объекты семафоров, используемые сервером Postgres Pro, удаляются без видимых причин, что приводит к отказу сервера с сообщениями вида:

LOG: semctl(1234567890, 0, IPC_RMID, ...) failed: Invalid argument

Различные типы объектов IPC (разделяемая память/семафоры, System V/POSIX) обрабатываются в systemd несколько по-разному, поэтому могут наблюдаться ситуации, когда некоторые ресурсы IPC не удаляются так, как другие. Однако полагаться на эти тонкие различия не рекомендуется.

Событие «выхода пользователя из системы» может произойти при выполнении задачи обслуживания или если администратор войдёт под именем postgres, а затем выйдет, либо случится что-то подобное, так что предотвратить это довольно сложно.

Какой пользователь является «системным», определяется во время компиляции systemd, исходя из значения SYS_UID_MAX в /etc/login.defs.

Скрипт упаковывания и развёртывания сервера должен предусмотрительно создавать пользователя postgres как системного пользователя, используя команды useradd -r, adduser --system или равнозначные.

Если же учётная запись пользователя была создана некорректно и изменить её невозможно, рекомендуется задать

RemoveIPC=no

в /etc/systemd/logind.conf или другом подходящем файле конфигурации.

В Unix-подобных операционных системах существуют различные типы ограничений ресурсов, которые могут влиять на работу сервера Postgres Pro. Особенно важны ограничения на число процессов для пользователя, число открытых файлов и объём памяти для каждого процесса. Каждое из этих ограничений имеет «жёсткий» и «мягкий» предел. Мягкий предел действительно ограничивает использование ресурса, но пользователь может увеличить его значение до жёсткого предела. Изменить жёсткий предел может только пользователь root. За изменение этих параметров отвечает системный вызов setrlimit. Управлять этими ресурсами в командной строке позволяет встроенная команда ulimit (в оболочках Bourne) и limit (csh). В системах семейства BSD различными ограничениями ресурсов, устанавливаемыми при входе пользователя, управляет файл /etc/login.conf. За подробностями обратитесь к документации операционной системы. Для Postgres Pro интерес представляют параметры maxproc, openfiles и datasize. Они могут задаваться, например так:

default:\
...
        :datasize-cur=256M:\
        :maxproc-cur=256:\
        :openfiles-cur=256:\
...

(Здесь -cur обозначает мягкий предел. Чтобы задать жёсткий предел, нужно заменить это окончание на -max.)

Ядро также может устанавливать общесистемные ограничения на использование некоторых ресурсов.

Сервер Postgres Pro использует для обслуживания каждого подключения отдельный процесс, так что возможное число процессов должно быть не меньше числа разрешённых соединений плюс число процессов, требуемых для остальной системы. Это обычно не проблема, но когда в одной системе работает множество серверов, предел может быть достигнут.

В качестве максимального числа открытых файлов по умолчанию обычно выбираются «социально-ориентированные» значения, позволяющие использовать одну систему нескольким пользователям так, чтобы ни один из них не потреблял слишком много системных ресурсов. Если вы запускаете в системе несколько серверов, это должно вполне устраивать, но на выделенных машинах может возникнуть желание увеличить этот предел.

С другой стороны, некоторые системы позволяют отдельным процессам открывать очень много файлов и если это делают сразу несколько процессов, они могут легко исчерпать общесистемный предел. Если вы столкнётесь с такой ситуацией, но не захотите менять общесистемное ограничение, вы можете ограничить использование открытых файлов сервером Postgres Pro, установив параметр конфигурации max_files_per_process.

В Linux 2.4 и новее механизм виртуальной памяти по умолчанию работает не оптимально для Postgres Pro. Вследствие того, что ядро выделяет память в чрезмерном объёме, оно может уничтожить главный управляющий процесс Postgres Pro (postmaster), если при выделении памяти процессу Postgres Pro или другому процессу виртуальная память будет исчерпана.

Когда это происходит, вы можете получить примерно такое сообщение ядра (где именно искать это сообщение, можно узнать в документации вашей системы):

Out of Memory: Killed process 12345 (postgres).

Это сообщение говорит о том, что процесс postgres был уничтожен из-за нехватки памяти. Хотя существующие подключения к базе данных будут работать по-прежнему, новые подключения приниматься не будут. Чтобы восстановить работу сервера, Postgres Pro придётся перезапустить.

Один из способов обойти эту проблему — запускать Postgres Pro на компьютере, где никакие другие процессы не займут всю память. Если физической памяти недостаточно, решить проблему также можно, увеличив объём пространства подкачки, так как уничтожение процессов при нехватке памяти происходит только когда заканчивается и физическая память, и место в пространстве подкачки.

Если памяти не хватает по вине самого Postgres Pro, эту проблему можно решить, изменив конфигурацию сервера. В некоторых случаях может помочь уменьшение конфигурационных параметров, связанных с памятью, а именно shared_buffers и work_mem. В других случаях проблема может возникать, потому что разрешено слишком много подключений к самому серверу баз данных. Чаще всего в такой ситуации стоит уменьшить число подключений max_connections и организовать внешний пул соединений.

В Linux 2.6 и новее «чрезмерное выделение» памяти можно предотвратить, изменив поведение ядра. Хотя при этом OOM killer (уничтожение процессов при нехватке памяти) всё равно может вызываться, вероятность такого уничтожения значительно уменьшается, а значит поведение системы становится более стабильным. Для этого нужно включить режим строгого выделения памяти, воспользовавшись sysctl:

sysctl -w vm.overcommit_memory=2

либо поместив соответствующую запись в /etc/sysctl.conf. Возможно, вы также захотите изменить связанный параметр vm.overcommit_ratio. За подробностями обратитесь к документации ядра https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/overcommit-accounting.

Другой подход, который можно применить (возможно, вместе с изменением vm.overcommit_memory), заключается в исключении процесса postmaster из числа возможных жертв при нехватке памяти. Для этого нужно задать для свойства поправка очков OOM этого процесса значение -1000. Проще всего это можно сделать, выполнив

echo -1000 > /proc/self/oom_score_adj

в скрипте запуска управляющего процесса непосредственно перед тем, как запускать postmaster. Заметьте, что делать это надо под именем root, иначе ничего не изменится; поэтому проще всего вставить эту команду в стартовый скрипт, принадлежащий пользователю root. Если вы делаете это, вы также должны установить в данном скрипте эти переменные окружения перед запуском главного процесса:

export PG_OOM_ADJUST_FILE=/proc/self/oom_score_adj
export PG_OOM_ADJUST_VALUE=0

С такими параметрами дочерние процессы главного будут запускаться с обычной, нулевой поправкой очков OOM, так что при необходимости механизм OOM сможет уничтожать их. Вы можете задать и другое значение для PG_OOM_ADJUST_VALUE, если хотите, чтобы дочерние процессы исполнялись с другой поправкой OOM. (PG_OOM_ADJUST_VALUE также можно опустить, в этом случае подразумевается нулевое значение.) Если вы не установите PG_OOM_ADJUST_FILE, дочерние процессы будут работать с той же поправкой очков OOM, которая задана для главного процесса, что неразумно, так всё это делается как раз для того, чтобы главный процесс оказался на особом положении.

В старых ядрах Linux /proc/self/oom_score_adj отсутствует, но та же функциональность может быть доступна через /proc/self/oom_adj. Эта переменная процесса работает так же, только значение, исключающее уничтожение процесса, равно -17, а не -1000.

Использование огромных страниц снижает накладные расходы при работе с большими непрерывными блоками памяти, что характерно для Postgres Pro, особенно при больших значениях shared_buffers. Чтобы можно было использовать эту возможность в Postgres Pro, ядро должно быть собрано с параметрами CONFIG_HUGETLBFS=y и CONFIG_HUGETLB_PAGE=y. Также вам понадобится настроить параметр ядра vm.nr_hugepages. Чтобы оценить требуемое количество огромных страниц, запустите Postgres Pro без поддержки огромных страниц и посмотрите на показатель VmPeak процесса postmaster, а также узнайте размер огромной страницы, воспользовавшись файловой системой /proc. Например, вы можете получить:

$ head -1 $PGDATA/postmaster.pid
4170
$ grep ^VmPeak /proc/4170/status
VmPeak:  6490428 kB
$ grep ^Hugepagesize /proc/meminfo
Hugepagesize:       2048 kB

В данном случае 6490428 / 2048 даёт примерно 3169.154, так что нам потребуется минимум 3170 огромных страниц, и мы можем задать это значение так:

$ sysctl -w vm.nr_hugepages=3170

Большее значение стоит указать, если огромные страницы будут использоваться и другими программами в этой системе. Не забудьте добавить этот параметр в /etc/sysctl.conf, чтобы он действовал и после перезагрузки.

Иногда ядро не может выделить запрошенное количество огромных страниц сразу, поэтому может потребоваться повторить эту команду или перезагрузить систему. (Немедленно после перезагрузки должен быть свободен больший объём памяти для преобразования в огромные страницы.) Чтобы проверить текущую ситуацию с размещением огромных страниц, выполните:

$ grep Huge /proc/meminfo

Также может потребоваться дать пользователю операционной системы, запускающему сервер БД, право использовать огромные страницы, установив его группу в vm.hugetlb_shm_group с помощью sysctl, и/или разрешить блокировать память, выполнив ulimit -l.

По умолчанию Postgres Pro использует огромные страницы, когда считает это возможным, а в противном случае переходит к обычным страницам. Чтобы задействовать огромные страницы принудительно, можно установить для huge_pages значение on в postgresql.conf. Заметьте, что с таким значением Postgres Pro не сможет запуститься, если не получит достаточного количества огромных страниц.

Более подробно о механизме огромных страниц в Linux можно узнать в документации ядра: https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/hugetlbpage.txt.