Postgres 18: 비동기 I/O 도입과 클라우드 환경에서의 성능 혁신

핵심 기술

Postgres 18은 클라우드 환경의 잠재적 병목 현상을 해결하기 위해 비동기 I/O를 도입하여 읽기 성능을 크게 향상시켰습니다. 새로운 io_method 설정을 통해 worker 또는 고성능 io_uring 메커니즘을 선택할 수 있습니다.

기술적 세부사항

• 비동기 I/O 도입: Postgres 18은 읽기 작업에 비동기 I/O를 적용하여 여러 요청을 동시에 처리함으로써 클라우드 환경의 네트워크 스토리지 지연 시간을 완화합니다.
• io_method 설정: sync, worker, io_uring 세 가지 옵션을 제공하며, 기본값은 worker입니다. io_uring은 Linux 커널의 고성능 I/O 인터페이스를 활용합니다.
• 성능 향상: AWS 벤치마크 결과, io_uring 사용 시 읽기 성능이 최대 2-3배 향상되었습니다. worker 옵션도 성능 향상을 제공합니다.
• 이전 버전과의 연관성: Postgres 17의 읽기 스트림 API가 비동기 I/O 구현의 기반을 마련했습니다.
• effective_io_concurrency: 비동기 I/O와 함께 사용할 때 내부 비동기 읽기 요청 수를 제어하는 데 중요해졌습니다.
• 모니터링 및 분석: 새로운 IO / AioIoCompletion 대기 이벤트가 도입되었으며, pg_aios 뷰를 통해 비동기 I/O 상태를 확인할 수 있습니다. EXPLAIN ANALYZE 출력에서 I/O 시간 과소 보고 가능성에 대한 주의가 필요합니다.
• 플랫폼 의존성: 비동기 I/O 기능이 Linux 전용인지에 대한 질문이 있으며, Windows (IOCP, IORing), macOS (POSIX AIO), FreeBSD (aio(4)) 등 다른 OS의 지원 현황도 언급되었습니다.

개발 임팩트

• 클라우드 환경(네트워크 연결 스토리지)에서 Postgres 데이터베이스의 읽기 성능이 극적으로 향상될 수 있습니다.
• 쿼리 대기 시간 감소와 CPU 사용 효율성 증대를 기대할 수 있습니다.
• 비동기 I/O의 복잡성으로 인해 I/O 타이밍 해석 및 관찰 도구의 새로운 접근이 필요합니다.

커뮤니티 반응

• 사용자들은 NVMe와 같은 고성능 스토리지에서 비동기 I/O의 잠재력에 큰 관심을 보이며, 주요 클라우드 제공업체의 신속한 지원을 희망하고 있습니다.
• 클라우드의 임의적인 I/O 제한에 대한 비판과 함께, 소비자용 NVMe의 높은 IOPS(최대 1백만+)와 비교하며 클라우드 비용 효율성에 대한 논의가 있었습니다.
• io_uring의 보안 문제와 활성화 여부에 대한 질문도 제기되었습니다.
• MySQL/InnoDB와의 유사성에 대한 질문도 있었습니다.