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本文介紹了PolarDB PostgreSQL版的全局執行計劃緩存（Global Plan Cache）功能。

背景信息

在之前的PolarDB中，執行計劃緩存（Plan Cache）是和Prepared Statement進行綁定的，這種做法存在以下兩個問題：

每個連接的Plan Cache是獨立的，無法共享。
每個連接都會緩存一份Plan Cache，導致內存占用較多。

PolarDB PostgreSQL版引入了全局執行計劃緩存（簡稱GPC）功能，通過讓不同的連接共享同一份Plan Cache來解決以上兩個問題。

Plan可以在不同的Prepared Statement、連接之間共享。對于有大量不同SQL的應用程序，GPC可以大大降低內存的使用量，減少OOM（Out of Memory）的風險。此外更高效的Plan Cache機制減少了生成執行計劃的代價，因此性能也有所提升。

Plan共享的前提是它們的Query Key是一致的，Query Key組成包括以下幾部分：

查詢文本。
數據庫標識號。
對象搜索路徑。
用戶ID。

前提條件

PolarDB PostgreSQL版集群默認開啟GPC功能。
支持的PolarDB PostgreSQL版的版本如下：
- PostgreSQL 11（內核小版本1.1.28及以上）
- PostgreSQL 14（內核小版本14.9.15.0及以上）
說明
您可通過如下語句查看PolarDB PostgreSQL版的內核小版本的版本號：
- PostgreSQL 11
```
show polar_version;
```
- PostgreSQL 14
```
select version();
```

使用限制

僅支持Prepared Statement形式的查詢，即不支持PL/SQL場景下的Plan Cache。
僅支持SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE語句。
不支持臨時表。

參數說明

參數	說明
polar_gpc_mem	用于設置存放GPC的內存大小。單位：MB。默認值為30 MB，取值不超過shared_buffer的數量。說明參數修改后需要重啟集群才能生效。 `polar_gpc_mem`小于等于0時，表示關閉GPC功能；`polar_gpc_mem`大于0時，集群在啟動時會預留此時設置的共享內存。當共享內存不足時，新的Plan Cache會暫時存放到本地。當不經常使用或者失效的GPC被清理以后，會釋放出共享內存空間，之后本地的Plan Cache會嘗試移動到GPC中。
polar_enable_gpc_level	GPC功能的開啟級別，允許動態修改。取值如下： 0（默認）：表示不使用GPC。 1：表示僅在只讀節點（RO）上使用GPC。 2：表示在主節點（RW）和只讀節點上都使用GPC。說明該參數必須與`polar_gpc_mem`配合使用，只有 `polar_gpc_mem`大于0且`polar_enable_gpc_level`大于0時，GPC才能正常工作。如果`polar_gpc_mem`大于0，而`polar_enable_gpc_level`等于0，那么已經使用了GPC的查詢可以繼續使用，但是新的查詢不會繼續使用GPC。
polar_gpc_clean_timeout	清理不經常用GPC的時間間隔，可以動態修改，單位：秒。默認值為1800s，取值范圍為0~24小時之間的數值。
polar_worker.gpc_clear_interval	清理失效GPC的時間間隔，可以動態修改，單位：秒。默認值為60秒，最大允許設置為 (2^32 - 1)/1000。
polar_gpc_clean_max	一次清理的GPC數量，可以動態修改。默認值為100，取值范圍為10~10000之間的數值。
polar_gpc_partitions	用于保存GPC的哈希表數量。默認值為32，取值范圍為1~1024之間的數值。說明參數修改后需要重啟才能生效。
polar_gpc_entries	每個哈希表中的最大條目數量。默認值為1024，取值范圍為1~10000之間的數值。說明參數修改后需要重啟才能生效。

使用指南

polar_stat_gpc

通過polar_stat_gpc視圖可以查看GPC的整體使用狀況。使用方法如下：

SELECT * FROM polar_stat_gpc;

polar_stat_gpc視圖中主要指標如下：

get：嘗試匹配GPC的次數。
hit：成功匹配到GPC的次數。
store：GPC保存成功的次數。
store_failed：因為暫時的GPC內存不足導致的保存失敗次數。如果該值經常上升，說明polar_gpc_mem設置小了。
store_exists：嘗試將Local Plan Cache添加到GPC時，發現其他Session已經寫入該Plan的次數。

polar_gpc_plan

通過polar_gpc_plan視圖可以查看每一個GPC占用的內存情況。使用方法如下：

SELECT * FROM polar_gpc_plan;

polar_gpc_plan視圖中主要指標如下：

plan_id：執行計劃的ID。
stmt_name：Prepared Statement的名稱。
query：查詢語句。
used_cnt：該計劃被使用的次數。
last_use_time：上次使用該GPC的時間。
is_valid：計劃是否有效。

polar_gpc_plan_mcxt

通過polar_gpc_plan_mcxt視圖可以查看每一個GPC的MemoryContext信息。使用方法如下：

SELECT * FROM polar_gpc_plan_mcxt;

polar_gpc_plan_mcxt視圖中主要指標如下：

plan_id：執行計劃的ID。
mcxt_name：MemoryContext的名稱。
totalspace：總共的內存空間。
freespace：剩余的內存空間。
used：使用的內容空間。
nblocks：block的數量。

polar_gpc_plan_key

通過polar_gpc_plan_key視圖可以查看每個GPC的GPC Key（用于匹配GPC的鍵）。使用方法如下：

SELECT * FROM polar_gpc_plan_key;

polar_gpc_plan_key視圖中主要指標如下：

plan_id：計劃的ID。
query：查詢語句。
dbid：數據庫的ID。
pid：進程號。
num_params：查詢語句的參數個數。
search_path：搜索路徑。
role_id：用戶ID。

polar_prepared_statement

通過polar_prepared_statement視圖可以查看GPC中所有的Prepared Statement信息。使用方法如下：

SELECT * FROM polar_prepared_statement;

polar_prepared_statement視圖中主要指標如下：

is_saved：Prepared Statement的執行計劃是否保存到了GPC。
is_valid：計劃是否有效。
cacheable：計劃是否可以緩存。

polar_gpc_evict_invalid_gpc

通過polar_gpc_evict_invalid_gpc函數可以手動清理已經失效的GPC。使用方法如下：

SELECT polar_gpc_evict_invalid_gpc();

如果不手動調用該函數，系統默認每隔$polar_worker.gpc_clear_interval秒自動清理一次失效的GPC。

polar_gpc_evict_live_gpc

通過polar_gpc_evict_live_gpc函數可以手動淘汰一些最近不常用的GPC。使用方法如下：

SELECT polar_gpc_evict_live_gpc();

如果不手動調用該函數，系統默認每隔$polar_worker.gpc_clear_interval秒自動淘汰不常用的GPC。

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