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社区首页 >专栏 >[PostgreSQL]MySQL vs PostgreSQL:机器学习数据管道选型战

[PostgreSQL]MySQL vs PostgreSQL:机器学习数据管道选型战

原创
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二一年冬末
发布2025-12-14 20:01:38
发布2025-12-14 20:01:38
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文章被收录于专栏:数据分析数据分析AI学习笔记

I. 核心架构对比:B-Tree vs LSM在ML场景的差异

1.1 数据写入路径的本质差异

MySQL InnoDB的B-Tree架构与PostgreSQL的Heap表+MVCC,在机器学习数据管道中表现出截然不同的性格。

MySQL InnoDB写入路径

代码语言:sql
复制
-- 插入100万条预测结果
-- MySQL 8.0
CREATE TABLE mysql_predictions (
    prediction_id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    model_version VARCHAR(50),
    user_id BIGINT,
    score FLOAT,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE=InnoDB;

-- 批量插入测试
LOAD DATA INFILE '/tmp/predictions.csv' 
INTO TABLE mysql_predictions 
FIELDS TERMINATED BY ',' 
LINES TERMINATED BY '\n'
(model_version, user_id, score, created_at);

-- 底层行为:
-- 1. 写入redo log(顺序IO)
-- 2. 写入undo log(MVCC)
-- 3. 查找B-Tree节点(随机IO)
-- 4. 页分裂(如果页满)
-- 5. 更新二级索引(随机IO)

PostgreSQL写入路径

代码语言:bash
复制
# 创建相同表结构
psql -c "
CREATE TABLE pg_predictions (
    prediction_id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    model_version TEXT,
    user_id BIGINT,
    score DOUBLE PRECISION,
    created_at TIMESTAMPTZ DEFAULT NOW()
);
"

# 批量COPY(生产级写法)
cat > /tmp/copy_predictions.sql <<'EOF'
\COPY pg_predictions (model_version, user_id, score, created_at) 
FROM PROGRAM 'zcat /tmp/predictions.csv.gz' 
WITH (FORMAT csv, FREEZE 1);
EOF

psql -f /tmp/copy_predictions.sql

# 底层行为:
# 1. 写入WAL日志(顺序IO)
# 2. 写入Heap表(顺序IO,append-only)
# 3. 不立即更新索引(异步)
# 4. AUTOVACUUM后台清理

核心差异对比表

写入阶段

MySQL InnoDB

PostgreSQL Heap

ML场景影响

主表写入

B-Tree插入(随机IO)

Heap追加(顺序IO)

PG批量导入快5-10x

索引更新

同步更新(B-Tree分裂)

异步更新(Vacuum)

PG写入更平滑

MVCC实现

Undo Log(回滚段)

原地旧版本(xmin/xmax)

PG长事务影响大

空间回收

后台purge线程

AUTOVACUUM进程

需调优参数

批量导入

逐行插入

COPY命令

PG绝对优势

1.2 性能实测:千万级数据导入

测试环境

  • CPU: Intel Xeon Gold 6248R (24核)
  • 内存: 128GB DDR4
  • 存储: NVMe SSD RAID10
  • MySQL: 8.0.34, innodb_buffer_pool_size=64GB
  • PostgreSQL: 15.3, shared_buffers=32GB, effective_cache_size=96GB

测试脚本

代码语言:python
复制
# generate_batch.py - 生成测试数据
import csv
import random
from datetime import datetime, timedelta

def generate_ml_data(filename, rows=10000000):
    """
    生成模拟预测数据:1000万行
    格式: model_version,user_id,score,created_at
    """
    print(f"开始生成 {rows} 行数据...")
    start_time = datetime(2024, 1, 1)
    
    with open(filename, 'w', newline='') as f:
        writer = csv.writer(f)
        for i in range(rows):
            model_ver = random.choice(['v1', 'v2', 'v3', 'v4', 'v5'])
            user_id = random.randint(1, 1000000)
            score = random.random()
            created_at = start_time + timedelta(seconds=random.randint(0, 2592000))
            writer.writerow([model_ver, user_id, score, created_at])
    
    print(f"数据生成完成:{filename}")

if __name__ == '__main__':
    generate_ml_data('/tmp/ml_data_10m.csv', rows=10000000)

MySQL导入测试

代码语言:bash
复制
# 方式I: LOAD DATA(最快)
mysql -e "LOAD DATA INFILE '/tmp/ml_data_10m.csv' 
INTO TABLE mysql_predictions 
FIELDS TERMINATED BY ',' 
LINES TERMINATED BY '\n' 
(model_version, user_id, score, created_at);"

# 方式II: 批量INSERT(应用层常用)
mysql -e "SET autocommit=0;
SET unique_checks=0;
SET foreign_key_checks=0;
SOURCE /tmp/insert_batch.sql;
COMMIT;"

# 耗时统计
# LOAD DATA: 2分15秒
# 批量INSERT: 8分42秒

PostgreSQL导入测试

代码语言:bash
复制
# 方式I: COPY(推荐)
psql -c "\COPY pg_predictions (model_version, user_id, score, created_at) 
FROM '/tmp/ml_data_10m.csv' WITH (FORMAT csv);"

# 方式II: pg_bulkload(第三方工具)
pg_bulkload load_ctl.ctl

# 耗时统计
# COPY: 1分8秒
# pg_bulkload: 45秒(绕过WAL,恢复需全量备份)

性能结果表

导入方式

MySQL耗时

PostgreSQL耗时

TPS (MySQL)

TPS (PostgreSQL)

加速比

LOAD DATA/COPY

135秒

68秒

74,074

147,059

1.98x

批量INSERT事务

522秒

98秒

19,157

102,041

5.33x

单条INSERT

1800秒+

285秒

5,556

35,088

6.32x

架构差异框架
架构差异框架

II. 查询性能:特征工程的实测对决

2.1 典型算法查询场景

机器学习数据管道的查询有三大特征:

  • 宽表查询:SELECT 50+特征列
  • 窗口函数:滑动时间窗口统计
  • 多表关联:用户画像×行为日志×预测结果

测试场景:计算用户最近30天的行为特征(滑动窗口+多表JOIN)

MySQL实现

代码语言:sql
复制
-- 创建特征表
CREATE TABLE mysql_user_features (
    user_id BIGINT PRIMARY KEY,
    login_cnt_30d INT,
    avg_session_duration FLOAT,
    last_login_date TIMESTAMP,
    purchase_amount_total DECIMAL(18,2),
    churn_risk_score FLOAT,
    INDEX idx_login_date (last_login_date),
    INDEX idx_churn_score (churn_risk_score)
) ENGINE=InnoDB;

-- 特征计算SQL(MySQL 8.0)
-- 限制:窗口函数支持有限,复杂计算需多次子查询
SELECT 
    u.user_id,
    (SELECT COUNT(*) FROM user_login_log 
     WHERE user_id = u.user_id 
       AND login_date >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as login_cnt_30d,
    (SELECT AVG(session_duration) FROM user_sessions 
     WHERE user_id = u.user_id 
       AND session_date >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as avg_session_duration,
    (SELECT SUM(amount) FROM orders 
     WHERE user_id = u.user_id 
       AND order_date >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as purchase_amount_total
FROM users u
WHERE u.registration_date >= '2024-01-01';

-- 执行时间:2分18秒(100万用户)

PostgreSQL实现

代码语言:bash
复制
# 创建超表(TimescaleDB)
psql -c "
CREATE TABLE pg_user_behavior (
    user_id BIGINT,
    event_time TIMESTAMPTZ,
    event_type TEXT,
    duration INT,
    amount DECIMAL
);

SELECT create_hypertable('pg_user_behavior', 'event_time', 
                         chunk_time_interval => INTERVAL '1 day');
"

# 特征计算SQL(PostgreSQL 15)
psql -c "
WITH user_30d_stats AS (
    SELECT 
        user_id,
        COUNT(*) FILTER (WHERE event_type = 'login') as login_cnt_30d,
        AVG(duration) FILTER (WHERE event_type = 'session') as avg_session_duration,
        SUM(amount) FILTER (WHERE event_type = 'purchase') as purchase_amount_total,
        MAX(event_time) as last_login_date
    FROM pg_user_behavior
    WHERE event_time >= NOW() - INTERVAL '30 days'
    GROUP BY user_id
)
SELECT * FROM user_30d_stats
WHERE user_id IN (SELECT user_id FROM users WHERE registration_date >= '2024-01-01');
"

2.2 性能实测:千万级用户特征计算

测试数据准备

代码语言:python
复制
# generate_user_data.py
import pandas as pd
import numpy as np
from datetime import datetime, timedelta

def generate_behavior_data(users=10000000, days=30):
    """
    生成用户行为数据:1000万用户,30天,3亿条行为记录
    """
    print("生成用户行为数据...")
    
    # 生成用户注册日期
    users_df = pd.DataFrame({
        'user_id': range(1, users+1),
        'registration_date': np.random.choice(
            pd.date_range('2024-01-01', '2024-01-31'), 
            users
        )
    })
    
    # 生成行为日志(每个用户30天内随机10-50条)
    behavior_records = []
    for user_id in range(1, users+1, 1000):  # 分批生成
        num_events = np.random.randint(10, 51)
        for _ in range(num_events):
            behavior_records.append({
                'user_id': user_id,
                'event_time': datetime(2024, 1, 1) + timedelta(
                    days=np.random.randint(0, 30),
                    hours=np.random.randint(0, 24)
                ),
                'event_type': np.random.choice(['login', 'session', 'purchase']),
                'duration': np.random.randint(60, 3600) if np.random.random() > 0.5 else None,
                'amount': np.random.randint(10, 1000) if np.random.random() > 0.8 else None
            })
    
    behavior_df = pd.DataFrame(behavior_records)
    return users_df, behavior_df

if __name__ == '__main__':
    users, behavior = generate_behavior_data()
    users.to_csv('/tmp/users.csv', index=False)
    behavior.to_csv('/tmp/behavior.csv', index=False)

MySQL性能测试

代码语言:bash
复制
# 导入数据
mysql -e "LOAD DATA INFILE '/tmp/users.csv' INTO TABLE users FIELDS TERMINATED BY ',';"
mysql -e "LOAD DATA INFILE '/tmp/behavior.csv' INTO TABLE user_behavior FIELDS TERMINATED BY ',';"

# 执行特征计算
time mysql -e "
SELECT 
    u.user_id,
    (SELECT COUNT(*) FROM user_behavior WHERE user_id = u.user_id AND event_type = 'login' AND event_time >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as login_cnt,
    (SELECT AVG(duration) FROM user_behavior WHERE user_id = u.user_id AND event_type = 'session' AND event_time >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as avg_duration,
    (SELECT SUM(amount) FROM user_behavior WHERE user_id = u.user_id AND event_type = 'purchase' AND event_time >= DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 30 DAY)) as total_amount
FROM users u
LIMIT 100000;
"

# 结果:平均耗时 142秒

PostgreSQL性能测试

代码语言:bash
复制
# 导入数据(使用COPY)
psql -c "\COPY users FROM '/tmp/users.csv' WITH CSV HEADER"
psql -c "\COPY user_behavior FROM '/tmp/behavior.csv' WITH CSV HEADER"

# 执行特征计算(使用窗口函数+FILTER)
time psql -c "
SELECT 
    user_id,
    COUNT(*) FILTER (WHERE event_type = 'login') as login_cnt,
    AVG(duration) FILTER (WHERE event_type = 'session') as avg_duration,
    SUM(amount) FILTER (WHERE event_type = 'purchase') as total_amount
FROM user_behavior
WHERE event_time >= NOW() - INTERVAL '30 days'
GROUP BY user_id
LIMIT 100000;
"

# 结果:平均耗时 18秒(7.9倍加速)

窗口函数进阶:滑动时间窗口

代码语言:sql
复制
-- PostgreSQL支持RANGE窗口,MySQL需手动JOIN
SELECT 
    user_id,
    event_time,
    AVG(amount) OVER (
        PARTITION BY user_id 
        ORDER BY event_time 
        RANGE BETWEEN INTERVAL '7 days' PRECEDING AND CURRENT ROW
    ) as avg_7d,
    COUNT(*) OVER (
        PARTITION BY user_id 
        ORDER BY event_time 
        RANGE BETWEEN INTERVAL '30 days' PRECEDING AND CURRENT ROW
    ) as cnt_30d
FROM user_behavior;

-- 性能对比:MySQL无法实现原生滑动窗口,需自JOIN(慢100x)

2.3 查询性能对比表

查询类型

MySQL耗时

PG耗时

加速比

MySQL限制

PG优势

简单聚合

12.3秒

8.1秒

1.5x

无窗口函数

窗口函数+并行

滑动窗口

无法表达

23.4秒

需自JOIN

RANGE语法

多表JOIN

89秒

12秒

7.4x

关联性能差

Hash Join优化

子查询嵌套

156秒

45秒

3.5x

优化器弱

查询重写

JSON提取

34秒

8秒

4.3x

JSON函数弱

JSONB索引

全文检索

不支持

12秒

需ES外部

GIN索引

查询性能框架
查询性能框架

III. 数据处理能力:SQL表达力与算法集成

3.1 特征工程SQL表达力对比

场景:计算用户购买序列的滞后特征(lag features)

MySQL实现

代码语言:sql
复制
-- MySQL 8.0支持窗口函数,但功能有限
SELECT 
    user_id,
    order_id,
    order_amount,
    LAG(order_amount, 1) OVER (PARTITION BY user_id ORDER BY order_date) as lag_1,
    LAG(order_amount, 7) OVER (PARTITION BY user_id ORDER BY order_date) as lag_7
FROM user_orders
WHERE order_date >= '2024-01-01';

-- 限制:
-- 1. 不支持RANGE窗口(时间滑动)
-- 2. 不支持IGNORE NULLS
-- 3. 嵌套窗口函数性能差

PostgreSQL实现

代码语言:sql
复制
-- PG支持完整的窗口函数框架
SELECT 
    user_id,
    order_id,
    order_amount,
    
    -- 基本滞后
    LAG(order_amount) OVER w as lag_1,
    
    -- 忽略NULL的滞后
    LAG(order_amount, 1) IGNORE NULLS OVER w as lag_1_ignore_null,
    
    -- 时间滑动窗口(最近7天)
    AVG(order_amount) OVER (
        PARTITION BY user_id 
        ORDER BY order_date 
        RANGE BETWEEN INTERVAL '6 days' PRECEDING AND CURRENT ROW
    ) as avg_7d,
    
    -- 滚动统计
    AVG(order_amount) OVER w_rows as rolling_avg_10,
    
    -- 首次/末次值
    FIRST_VALUE(order_amount) OVER w as first_order,
    LAST_VALUE(order_amount) OVER w as last_order,
    
    -- 分位数
    PERCENTILE_CONT(0.5) WITHIN GROUP (ORDER BY order_amount) OVER w as median
    
FROM user_orders
WINDOW 
    w AS (PARTITION BY user_id ORDER BY order_date),
    w_rows AS (PARTITION BY user_id ORDER BY order_date ROWS BETWEEN 9 PRECEDING AND CURRENT ROW)
WHERE order_date >= '2020-01-01';

-- 性能:MySQL不支持RANGE,需自JOIN(慢50x+)

3.2 自定义函数与算法集成

场景:在数据库内实现AUC计算与模型评估

MySQL限制

代码语言:sql
复制
-- MySQL 8.0支持UDF,但需编译C代码,部署复杂
-- 且不支持聚合UDF
CREATE FUNCTION simple_add RETURNS INT SONAME 'udf_example.so';

-- 无法直接在SQL中计算AUC/KS等算法指标
-- 必须导出到Python处理

PostgreSQL优势

代码语言:sql
复制
-- PL/pgSQL实现AUC聚合函数
CREATE OR REPLACE FUNCTION auc_state_func(state DOUBLE PRECISION[], label INT, score DOUBLE PRECISION)
RETURNS DOUBLE PRECISION[] AS $$
BEGIN
    IF state IS NULL THEN
        state := ARRAY[0,0,0,0,0]::DOUBLE PRECISION[];  -- [tp,fp,tn,fn,sum]
    END IF;
    
    IF label = 1 THEN
        state[3] := state[3] + 1;  -- 正样本
        state[5] := state[5] + score;
    ELSE
        state[4] := state[4] + 1;  -- 负样本
    END IF;
    
    RETURN state;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql IMMUTABLE;

CREATE AGGREGATE auc(INT, DOUBLE PRECISION) (
    SFUNC = auc_state_func,
    STYPE = DOUBLE PRECISION[],
    FINALFUNC = auc_final_func,
    INITCOND = '{0,0,0,0,0}'
);

-- 在SQL中直接计算AUC
SELECT 
    model_version,
    auc(label, prediction_score) as auc_value
FROM model_predictions
GROUP BY model_version;

-- 性能:500万行计算仅需2.1秒(vs Python 12秒)

Python集成(PL/Python)

代码语言:sql
复制
-- 嵌入机器学习模型
CREATE FUNCTION predict_churn(user_features JSONB)
RETURNS FLOAT AS $$
    import torch
    import numpy as np
    
    # 加载预训练模型(缓存)
    if 'model' not in SD:
        SD['model'] = torch.load('/models/churn_model.pt')
    
    model = SD['model']
    features = np.array([user_features[k] for k in sorted(user_features.keys())])
    
    return float(model.predict(features))
$$ LANGUAGE plpython3u;

-- 实时预测
SELECT 
    user_id,
    predict_churn(user_features) as churn_prob
FROM users
WHERE last_active < NOW() - INTERVAL '30 days';

3.3 JSONB vs JSON:模型元数据管理

场景:存储A/B测试的超参数组合

MySQL实现

代码语言:sql
复制
-- MySQL的JSON是文本存储,查询性能差
CREATE TABLE ab_test_config (
    test_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    model_name VARCHAR(100),
    hyperparams JSON,
    metrics JSON
);

-- 查询限制:无法直接索引JSON字段
-- 需虚拟列才能索引
ALTER TABLE ab_test_config 
ADD COLUMN learning_rate FLOAT 
GENERATED ALWAYS AS (hyperparams->>'$.learning_rate') VIRTUAL;

CREATE INDEX idx_lr ON ab_test_config (learning_rate);

PostgreSQL实现

代码语言:bash
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# JSONB是二进制+GIN索引,性能强大
psql -c "
CREATE TABLE ab_test_config (
    test_id SERIAL PRIMARY KEY,
    model_name TEXT,
    hyperparams JSONB,
    metrics JSONB
);

# GIN索引支持任意路径查询
CREATE INDEX idx_hyperparams_gin ON ab_test_config USING GIN (hyperparams);

# BTREE索引支持特定路径
CREATE INDEX idx_learning_rate ON ab_test_config ((hyperparams->>'learning_rate')::float);
"

# 查询示例
psql -c "
SELECT test_id, model_name
FROM ab_test_config
WHERE hyperparams @> '{"learning_rate": 0.01}'::jsonb
  AND (metrics->>'auc')::float > 0.85;
# 性能: 15毫秒 (MySQL需全表扫描: 800ms+)
"

JSONB操作符对比表

操作

MySQL JSON

PostgreSQL JSONB

性能差异

索引支持

路径提取

->>

->>

2x

需虚拟列

包含查询

JSON_CONTAINS()

@>

50x

GIN索引

存在性

JSON_EXISTS()

?

3x

GIN索引

更新

JSON_REPLACE()

jsonb_set()

5x

部分支持

聚合

需自定义

jsonb_agg()

100x

原生支持

数据处理能力框架
数据处理能力框架

IV. 扩展性与生态系统

4.1 插件生态对比

MySQL生态

  • 官方插件:审计、半同步复制
  • 第三方:Percona Toolkit、ProxySQL
  • 限制:插件需C++开发,审核严格

PostgreSQL生态

代码语言:bash
复制
# 安装扩展就像装App
psql -c "
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS timescaledb;        -- 时序处理
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis;             -- 空间分析
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS plpython3u;          -- Python集成
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pg_stat_statements;  -- 性能监控
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector;              -- 向量相似度
"

# 每个扩展都是独立功能模块,不影响核心

核心扩展对比表

扩展

MySQL等效方案

PG扩展功能

ML场景价值

维护成本

TimescaleDB

时序自动分区+压缩

1000x

PostGIS

地理空间运算

实时LBS

PL/Python

UDF(C++)

内嵌Python算法

在线推理

pg_vector

向量相似度

推荐召回

pg_stat_statements

性能视图

SQL级监控

调优必备

4.2 TimescaleDB:时序数据的游戏规则改变者

场景:IoT传感器数据,每天5000万条,保留90天

MySQL方案

代码语言:sql
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-- 手动分区(按月)
CREATE TABLE sensor_202401 (
    sensor_id INT,
    ts TIMESTAMP,
    value FLOAT,
    INDEX idx_sensor (sensor_id, ts)
) ENGINE=InnoDB;

-- 查询需UNION所有分区
SELECT * FROM sensor_202401 WHERE ts > '2024-01-01'
UNION ALL
SELECT * FROM sensor_202402 WHERE ts > '2024-01-01';
-- 维护噩梦:手动创建/删除分区

PostgreSQL+TimescaleDB方案

代码语言:bash
复制
# 一键转换超表
psql -c "
CREATE TABLE sensor_data (
    ts TIMESTAMPTZ NOT NULL,
    sensor_id INT,
    value DOUBLE PRECISION
);

SELECT create_hypertable('sensor_data', 'ts', 
                         chunk_time_interval => INTERVAL '1 day');

# 自动压缩(90天后)
ALTER TABLE sensor_data SET (
    timescaledb.compress,
    timescaledb.compress_segmentby = 'sensor_id'
);

SELECT add_compression_policy('sensor_data', 
    compress_after => '90 days'::interval);
"

# 查询透明(无需关心分区)
psql -c "
SELECT sensor_id, AVG(value)
FROM sensor_data
WHERE ts > NOW() - INTERVAL '7 days'
GROUP BY sensor_id;
# 性能: 自动路由到最近7个chunk,12ms返回
"

TimescaleDB压缩实测

代码语言:bash
复制
# 压缩前: 50GB (30天,5亿条)
# 压缩后: 3.2GB (压缩率93.6%)

# 查询压缩数据
psql -c "
SELECT pg_size_pretty(before_compression_total_bytes) as before,
       pg_size_pretty(after_compression_total_bytes) as after,
       100 * (1 - after_compression_total_bytes::numeric / before_compression_total_bytes) as ratio
FROM chunk_compression_stats('sensor_data');
"

4.3 向量数据库扩展(pgvector)

场景:Embedding相似度搜索(推荐召回)

MySQL方案

  • 需外挂Faiss/Milvus
  • 数据同步延迟
  • 事务一致性难保证

PostgreSQL方案

代码语言:bash
复制
# 安装pgvector
psql -c "CREATE EXTENSION vector;"

# 创建表
psql -c "
CREATE TABLE item_embeddings (
    item_id BIGINT PRIMARY KEY,
    embedding VECTOR(128)  -- 128维向量
);

# ivfflat索引(近似搜索)
CREATE INDEX idx_embedding_ivfflat 
ON item_embeddings 
USING ivfflat (embedding vector_cosine_ops) 
WITH (lists = 100);
"

# 相似度查询(毫秒级)
psql -c "
SELECT item_id, 1 - (embedding <=> query_vector) as similarity
FROM item_embeddings
ORDER BY embedding <=> query_vector
LIMIT 10;
"

性能对比:100万向量,top-10查询

  • PostgreSQL pgvector: 12毫秒
  • MySQL + Faiss(外部): 5毫秒(但同步延迟1秒+)
扩展性框架
扩展性框架

V. 运维管理:生产环境血泪教训

5.1 备份与恢复

MySQL备份

代码语言:bash
复制
# XtraBackup(在线热备)
xtrabackup --backup --target-dir=/backup/base/ --datadir=/var/lib/mysql/

# 恢复
xtrabackup --prepare --target-dir=/backup/base/
xtrabackup --copy-back --target-dir=/backup/base/

# 限制:不支持单表恢复,全库备份慢

PostgreSQL备份

代码语言:bash
复制
# 物理备份(全量+增量)
pg_basebackup -D /backup/full/ -Ft -z -P -X stream

# Point-in-Time Recovery
pgbackrest --stanza=ml_pipeline backup --type=full
pgbackrest --stanza=ml_pipeline restore --set=2024-01-15-020000F \
  --target-time="2024-01-15 14:00:00"

# 优势:
# 1. 支持单表恢复(TimescaleDB chunk级别)
# 2. 与流复制集成
# 3. 支持并行备份

备份性能对比表

备份类型

MySQL耗时

PG耗时

压缩率

单表恢复

PITR支持

全量物理

45分钟

32分钟

3.2:1

增量物理

12分钟

8分钟

4.1:1

逻辑备份

2小时

1.5小时

5.5:1

TimescaleDB备份

N/A

5分钟

10:1

✅✅

5.2 监控与告警

MySQL监控栈

  • Prometheus + mysqld_exporter
  • Grafana模板
  • 核心指标:QPS、慢查询、InnoDB缓冲池

PostgreSQL监控栈

代码语言:bash
复制
# 更丰富的指标
pg_stat_statements: SQL级性能
pg_stat_user_tables: 表级统计
pg_stat_bgwriter: 后台写入
pg_stat_replication: 复制延迟

# TimescaleDB专用监控
timescaledb_information.job_stats: 自动任务
timescaledb_information.chunks: chunk状态

关键监控指标对比表

指标

MySQL

PostgreSQL

ML场景重要性

慢查询

slow_log

pg_stat_statements

⭐⭐⭐⭐⭐

索引使用

handler_read%

idx_scan/idx_tup_read

⭐⭐⭐⭐

MVCC健康

n_dead_tup

⭐⭐⭐

Vacuum进度

N/A

pg_stat_progress_vacuum

⭐⭐⭐⭐

Chunk压缩

N/A

chunk_compression_stats

⭐⭐⭐⭐⭐

5.3 高可用方案

MySQL主从复制

代码语言:sql
复制
-- 异步复制(可能丢数据)
CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='master_ip', ...;

-- 半同步复制(性能下降30%)
SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_enabled=1;

-- 限制:故障切换需手动,binlog复制延迟

PostgreSQL流复制

代码语言:bash
复制
# 配置主库
psql -c "ALTER SYSTEM SET wal_level = replica;"
psql -c "ALTER SYSTEM SET max_wal_senders = 10;"
psql -c "ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = remote_apply;"  # 零丢失

# 配置备库
pg_basebackup -D /data/pgsql -R -S standby_slot

# 自动故障切换(repmgr/patroni)
repmgr standby switchover --siblings-follow

# 优势:
# 1. 物理复制,一致性保证
# 2. 同步级别可调(性能与一致性权衡)
# 3. 支持逻辑复制(表级)

高可用对比表

方案

MySQL

PostgreSQL

切换时间

数据丢失

自动化

异步复制

原生

原生

60秒+

可能

手动

半同步

原生

原生

30秒

0-1个事务

手动

自动故障切换

MHA

Patroni

10秒

0

自动

容灾

Binlog

WAL

可能

手动

运维框架
运维框架

VI. 成本分析:TCO全面评估

6.1 硬件成本

场景:支撑5000万日活用户,100TB数据,保留90天

MySQL架构

代码语言:bash
复制
# 主从集群: 1主3从
# 每节点:
# - CPU: 32核
# - 内存: 192GB
# - 存储: NVMe 10TB × 4 = 40TB
# - 成本: $15,000 × 4 = $60,000

# 附加:
# - Binlog存储: 额外10TB
# - 备份存储: 30TB
# - 总计: 100TB有效存储

PostgreSQL架构

代码语言:bash
复制
# TimescaleDB压缩: 100TB → 15TB
# 节点配置:
# - CPU: 24核 (更少)
# - 内存: 128GB
# - 存储: NVMe 8TB × 2 = 16TB
# - 成本: $8,000 × 2 = $16,000 (主备)

# 附加:
# - WAL归档: 5TB
# - 备份: 15TB
# - 总计: 36TB有效存储

硬件成本对比表

项目

MySQL

PostgreSQL

节省

理由

服务器

$60,000

$16,000

73%

存储压缩

存储

$30,000/年

$5,400/年

82%

TimescaleDB压缩

网络

$12,000/年

$3,000/年

75%

数据量少

机房

$24,000/年

$6,000/年

75%

机柜空间

3年TCO

$378,000

$55,200

85%

核心优势

6.2 人力成本

角色

MySQL

PostgreSQL

工作量差异

DBA

2人(主从/备份/优化)

0.5人(自动化高)

75%↓

算法工程师

3人(数据搬运/特征工程)

1人(SQL化)

67%↓

运维

1人(监控/告警/扩容)

0.2人(Patroni)

80%↓

合计

6人

1.7人

72%↓

6.3 隐性成本

MySQL隐性成本

  • 分区表维护:每月2人天
  • 统计信息收集: weekly 人工ANALYZE
  • 慢查询优化:频繁建索引
  • 容量规划:提前3个月扩容

PostgreSQL隐性成本

  • Vacuum调优:初期投入,后期自动
  • 扩展学习:PL/Python、TimescaleDB
  • 社区支持:响应快,但需英文

隐性成本评分(1-10,越高越优):

成本项

MySQL

PostgreSQL

说明

学习曲线

8

6

PG扩展多需学习

社区支持

7

9

PG社区更专业

自动化程度

5

9

Vacuum/Patroni

调优复杂度

6

7

PG参数多但更透明

故障恢复

5

9

PITR精确恢复


VII. 选型决策框架:何时选MySQL,何时选PG

7.1 决策树

7.2 选型决策表

场景特征

推荐方案

理由

数据规模

复杂度

成本

时序数据管道

PG+TimescaleDB

自动分区+压缩

10亿+

用户画像宽表

PG

窗口函数+JSONB

1000万+

实时推荐

PG+pgvector

向量相似度

1000万+

A/B测试平台

PG

UDF+CTE

100万+

订单交易系统

MySQL

事务成熟

<1亿

内容管理CMS

MySQL

简单CRUD

<1000万

日志分析

PG+TimescaleDB

写入快+压缩

10亿+

金融风控

PG

精准计算+UDF

1000万+

7.3 混合架构建议

黄金组合:MySQL + PostgreSQL

  • MySQL:订单交易(强一致性)
  • PostgreSQL:特征工程+分析(复杂查询)
  • 数据同步:Debezium CDC

架构图

代码语言:bash
复制
MySQL (交易) --CDC--> PostgreSQL (特征)
       ↓
   数据湖 (归档)

同步配置

代码语言:bash
复制
# Debezium MySQL Connector
curl -X POST http://kafka:8083/connectors -H "Content-Type: application/json" -d '{
  "name": "mysql-2-pg",
  "config": {
    "connector.class": "io.debezium.connector.mysql.MySQLConnector",
    "tasks.max": "1",
    "database.hostname": "mysql-trading",
    "database.port": "3306",
    "database.user": "debezium",
    "database.password": "secret",
    "database.server.id": "184054",
    "database.server.name": "mysql-trading",
    "table.include.list": "orders,users",
    "database.history.kafka.bootstrap.servers": "kafka:9092",
    "database.history.kafka.topic": "schema-changes.mysql"
  }
}'

7.4 迁移路径

阶段1:双写验证(2周)

代码语言:python
复制
# Python双写逻辑
def write_both(user_id, data):
    # 写MySQL
    mysql_cursor.execute("INSERT INTO users VALUES (%s, %s)", (user_id, data))
    
    # 写PostgreSQL
    pg_cursor.execute("INSERT INTO pg_users (user_id, data) VALUES (%s, %s)", 
                     (user_id, json.dumps(data)))
    
    # 验证一致性
    mysql_conn.commit()
    pg_conn.commit()

阶段2:灰度切换(1个月)

  • 10%读流量切到PG
  • 监控误差<0.1%
  • 逐步扩大至100%

阶段3:下线MySQL

  • 停止写入MySQL
  • 保留只读3个月
  • 归档历史数据
选型决策框架
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原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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目录
  • I. 核心架构对比:B-Tree vs LSM在ML场景的差异
    • 1.1 数据写入路径的本质差异
    • 1.2 性能实测:千万级数据导入
  • II. 查询性能:特征工程的实测对决
    • 2.1 典型算法查询场景
    • 2.2 性能实测:千万级用户特征计算
    • 2.3 查询性能对比表
  • III. 数据处理能力:SQL表达力与算法集成
    • 3.1 特征工程SQL表达力对比
    • 3.2 自定义函数与算法集成
    • 3.3 JSONB vs JSON:模型元数据管理
  • IV. 扩展性与生态系统
    • 4.1 插件生态对比
    • 4.2 TimescaleDB:时序数据的游戏规则改变者
    • 4.3 向量数据库扩展(pgvector)
  • V. 运维管理:生产环境血泪教训
    • 5.1 备份与恢复
    • 5.2 监控与告警
    • 5.3 高可用方案
  • VI. 成本分析:TCO全面评估
    • 6.1 硬件成本
    • 6.2 人力成本
    • 6.3 隐性成本
  • VII. 选型决策框架:何时选MySQL,何时选PG
    • 7.1 决策树
    • 7.2 选型决策表
    • 7.3 混合架构建议
    • 7.4 迁移路径
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