本文分享自华为云社区《GaussDB(DWS)的query_band负载识别与应用》，作者：门前一棵葡萄树。

query_band 概述

GaussDB(DWS)实现了基于 query_band 的负载识别和优先级调度，一方面提供了更为灵活的负载识别手段，不再局限于依据“用户-资源池”的映射关系将作业路由至对应资源池，提供了“键值对-资源池”的路由方式；另一方面实现了作业优先级调度，出现排队时按照优先级调度作业。

管理员用户可根据业务场景及作业类别配置 query_band 关联的资源池和优先级等实现更为灵活的负载管理。如果业务未配置 query_band 或用户未将 query_band 关联行为时，作业会默认使用用户关联的资源池和默认优先级(Medium)。

query_band 是什么？

query_band 是一个会话级别（session）的 GUC 参数，本身是字符串类型，支持任意形式字符组合。query_band 用于负载识别时，为了便于区分、解决无意义字符串难以理解的问题，仅支持识别键值对形式的字符串。query_band 键值对有以下限制：

• 仅支持识别键值对形式的字符串，即：“key=value”；

• 有效字符：数字 0~9、大写字母 A~Z、小写字母 a~z 以及部分符号（‘.’、‘-’、‘_’ 以及‘#’）；

• 单个键值对最大长度 1024；

• 支持多个键值对组合，键值对之间使用分号分隔；

• 示例：SET query_band = ‘JobName=abc;AppName=test;ApplicationName=jdbc’。

query_band 负载识别

GaussDB(DWS)提供的资源管理功能，从资源池维度实现了资源隔离管控和查询调度，借此实现了不同业务间的资源隔离。资源池作为资源管控和查询调度的基本单位，查询运行前需要确定使用哪个资源池，在查询调度和查询运行过程中使用该资源池资源（计算资源/并发等）。

查询是由用户发起运行的，而且一般情况下用户都是按业务划分的，因此理所当然地就想到将用户和资源池关联起来，以此实现用户的查询在对应资源池运行的效果。GaussDB(DWS)提供了用户-资源池关联的能力，默认情况下用户关联默认资源池，可根据业务需求创建自定义资源，并将用户关联至自定义资源池，用户查询依据“用户-资源池”的关联关系将查询路由至对应资源池执行，以此实现对查询并发、内存及 CPU 资源的管控。从而实现对不同业务之间的资源限制和隔离，满足数据库混合负载需求，保证查询执行时资源调度的有序可控。

“用户-资源池”提供的用户和资源池的关联关系，对于用户和业务混合交叉（多个用户均对应多个业务）的场景就不适用了。此外一个资源池内不同用户的作业可能有不同优先级，此时就需要给不同用户或业务配置不同优先级，实现优先级调度。因此就需要提供一种能力，一方面不再局限于“用户-资源池”的关联方式，一方面还可以实现资源池内的优先级调度。这种情况下，query_band 负载识别应运而生。

query_band 负载识别提供了两方面能力：

• 一方面提供了更为灵活的负载识别手段，不再局限于依据“用户-资源池”的映射关系将作业路由至对应资源池，提供了“键值对-资源池”的路由方式；

• 另一方面实现了优先级调度，支持为不同用户或业务设置不同的优先级，实现资源池内的优先级调度。

query_band 功能实现

工作原理

query_band 负载识别以键值对为单位，用户使用的键值对可能有很多，但实际上关联负载行为的键值对只有很少的一部分，为方便后续理解，这里按是否关联负载行为，将键值对分为有效键值对和无效键值对：

有效键值对：有关联负载行为；

无效键值对：未关联任何负载行为。

会话内设置的 query_band 可能包含多个键值对，不同场景下可能要使用不同的键值对进行负载识别，以实现负载控制（分时/分天）。当 query_band 内包含唯一有效键值对时，使用该键值对进行负载识别；当 query_band 内包含多个有效键值对时，按以下规则选择有效键值对进行负载识别：

• 键值对匹配顺序不同时，优先选择匹配序号最小的键值对进行负载识别；

• 所有键值对匹配顺序相同时，按照先后顺序选择靠前的键值对进行负载识别

示例：假设 set query_band='b=1;a=3;c=1'中所有键值对匹配顺序都一样，则选择 b=1 进行负载识别；假设 set query_band=‘b=1;a=3;c=1’ ，其中 b=1 顺序为-1，a=3 顺序为 4，c=1 顺序为 1，则选择 c=1 进行负载识别。

识别能力

管理员用户根据业务场景和负载变化，调整业务（不同业务对应不同 query_band 键值对）使用的资源池和调度优先级。业务运行过程中负载识别与 query_band 工作机制如下：

1. 会话内设置 query_band，示例：SET query_band='JobName=abc;UserName=elk'；

2. 负载管理模块解析 query_band，判断其中是否包含有效键值对；

3. query_band 内不包含有效键值对，则使用"用户-资源池"的方式将作业路由至对应资源池运行，同时设置作业优先级为 Medium；

4. query_band 内包含有效键值对，则使用“键值对-资源池”的方式将作业路由至对应资源池运行，同时设置作业优先级为键值对关联优先级；

5. 作业在对应资源池，按照设置的优先级进行排队，等待查询调度。

优先级调度

query_band 支持高中低(High/Medium/Low)三个优先级，同时提供 Rush 作为特殊优先级（绿色通道），默认优先级为 Medium。实践过程中，建议大部分作业使用 Medium 优先级，优先级较低作业使用 Low 优先级，特权作业使用 High 优先级，High 作业不建议过多。Rush 优先级作为特殊场景下应急使用，平时不建议使用。

调度时优先调度高优作业，高优作业全部调度完才调度低优作业，GaussDB(DWS)包含多个优先级队列。除动态负载管理场景下，CN 全局并发控制队列不支持优先级调度外，以下队列均支持优先级调度（按优先级顺序调度）：

• 静态负载管理场景下，CN 全局并发控制队列；

• 动态负载管理场景下，CCN 全局内存管控队列；

• 资源池并发控制和内存管控队列。（动态静态均支持）

作业运行过程中可通过 pgxc_session_wlmstat/pg_session_wlmstat 视图查询作业优先级，视图中优先级显示为 INT 类型，数字和优先级对应关系如下：

query_band 对外接口

gs_wlm_set_queryband_action

提供 FUNCTION：gs_wlm_set_queryband_action(query_band cstring, action cstring, order int4)用于设置 query_band 负载行为，函数返回值类型为 bool，表示函数调用是否成功，包含三个入参，含义如下：

• query_band：query_band 键值对

• action：负载行为

• order：匹配顺序（序号），缺省参数，默认值-1

应用示例：设置 query_band 键值对“UserName=elk”关联资源池 p1、优先级 Rush、匹配顺序为 1。

SELECT * FROM gs_wlm_set_queryband_action('UserName=elk','respool=p1;priority=rush',1);

gs_wlm_set_queryband_order

提供 FUNCTION：gs_wlm_set_queryband_order(query_band cstring, order int4)用于修改 query_band 匹配顺序，函数返回值类型为 bool，表示函数调用是否成功，包含两个入参，含义如下：

• query_band：query_band 键值对

• order：匹配顺序（序号），缺省参数，默认值-1

除-1 外，不允许两个 query_band 键值对使用相同匹配顺序，设置 query_band 键值对匹配顺序时，如果存在 query_band 持有该匹配顺序，则其顺序自动+1，重复上述步骤直至无相同匹配顺序的 query_band 键值对存在。匹配顺序中-1 最大，代表匹配优先级最低，最小值为 0，代表匹配优先级最高。

应用示例：假设 query_band 键值对“UserName=elk”的匹配顺序为 1，“UserName=bin”的匹配顺序为 2，“UserName=yagao”的匹配顺序为 3，此时设置 query_band 键值对“UserName=on”匹配顺序为 1。

SELECT * FROM gs_wlm_set_queryband_order('UserName=on',1);

设置完成后，query_band 键值对匹配顺序如下：

系统表 pg_workload_action

query_band 支持多种负载行为，使用系统表 pg_workload_action 存储不同 query_band 键值对对应的负载行为。为了后续扩展性（新增负载行为不需要新增字段），系统表设计采用一行对应一个负载行为的方式存储，当一个 query_band 键值对关联多个负载行为时，每个负载行为存储一行数据。系统表包含四个字段：

• qband：键值对

• class：负载行为类别

• object：负载行为名称

• action：关联的负载行为

query_band 目前支持以下负载行为，其中 query_band 键值对的匹配顺序（序号）也作为一种负载行为存储在系统表中。

备注：默认值不需要存储在系统表中；资源池保存的是 OID。

示例：假设已经设置 query_band 键值对“UserName=elk”关联资源池 p1、优先级 Rush、匹配顺序为 1；“UserName=on”关联资源池 p1、优先级 Medium、匹配顺序为-1。查询 pg_workload_action 结果如下：

postgres=# select * from pg_workload_action order by 1,2;    qband     | classname | objname  | action--------------+-----------+----------+-------- UserName=elk | order     | respool  | 1 UserName=elk | workload  | respool  | 16722 UserName=elk | workload  | priority | rush UserName=on  | workload  | respool  | 16722(4 rows)

pg_queryband_action 视图

pg_workload_action 系统表用于存储 query_band 键值对负载行为，查询 query_band 行为可以直接查询该表，但是随着每一个负载行为显示一行的方式易用性较差，因此我们提供了 pg_queryband_action 用于查询所有 query_band 键值对的负载行为，每一行对应一个键值对的所有负载行为。

示例：假设已经设置 query_band 键值对“UserName=elk”关联资源池 p1、优先级 Rush、匹配顺序为 1；“UserName=on”关联资源池 p1、优先级 Medium、匹配顺序为-1。查询 pg_queryband_action 结果如下：

postgres=# select * from pg_queryband_action;    qband     | respool_id | respool | priority | qborder--------------+------------+---------+----------+--------- UserName=on  |      16722 | p1      | Medium   |      -1 UserName=elk |      16722 | p1      | rush     |       1(2 rows)

query_band 应用

基础应用

创建资源池 respool_1，并创建用户 user_1 关联资源池 respool_1、respool_2。不设置 query_band 负载行为场景下，使用 user_1 用户运行作业，此时 user_1 作业全部路由至 respool_1 运行，优先级为 Medium。

设置 query_band 键值对"JobName=elk"的负载行为为关联资源池 respool_2，优先级为 Medium；设置 query_band 键值对"JobName=on"的负载行为为优先级 High。user_1 用户分别设置不同的 query_band 运行作业，不同作业运行方式、关联资源池及作业优先级如下表所示：

扩展应用（用户优先级调度）

创建资源池 respool_1，并创建用户 user_1、user_2、user_3 关联资源池 respool_1。不设置 query_band 负载行为场景下，使用 user_1、user_2 和 user_3 用户运行作业，此时 user_1、user_2 和 user_3 作业全部路由至 respool_1 运行，优先级均为 Medium。

设置 query_band 键值对"UserName=elk"的优先级为 High；设置 query_band 键值对"UserName=on"的优先级为 Low。

备注：“UserName=elk”、“UserName=on”只用于用户标识，没有特殊含义，用户可按需配置。

按以下方式设置用户默认 query_band：

ALTER USER user_2 SET query_band='UserName=elk';ALTER USER user_3 SET query_band='UserName=on'; 

会话内不单独设置 query_band，使用 user_1、user_2 和 user_3 用户运行作业，此时 user_1 作业优先级为 Medium（默认优先级），user_2 作业优先级为 High（对应键值对“UserName=elk”），user_3 作业优先级为 Low（对应键值对“UserName=on”）。

此外，用户还可设置包含多个键值对的 query_band，在不同场景下（或不同时间段），按照不同键值对进行负载识别，实现更为灵活的负载控制，这里就不再赘述了。

相关博客：

GaussDB(DWS)资源管理排队原理与问题定位：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/386595

GaussDB(DWS)网络调度与隔离管控能力：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/393327

GaussDB(DWS)的 CPU 资源隔离管控能力：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/355346

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