PostgreSQL için yeni bir JIT derleyicisi geliştirmek

• Python 3.13'e yeni bir JIT derleyicisi oluşturma metodolojisi (copy-patch) eklendikten sonra, bunu PostgreSQL'e uygulamaya karar verildi.
• pg-copyjit adlı yeni bir yaklaşım tanıtılıyor; bu, PostgreSQL sunucusunun hızını artırmanın bir yolu.
• Tüm kod deneysel durumda ve gerçek üretim ortamında kullanmadan önce uzman incelemesi gerekiyor.

Başlangıçta JIT yoktu, sonra LLVM JIT derleyicisi ortaya çıktı

• PostgreSQL'e LLVM kullanan JIT derleme eklendi, ancak LLVM'in JIT derleme için çok uygun olmayan yönleri var.
• LLVM optimizasyonları maliyetli ve bunlar kullanılmazsa derlemenin kendisi anlamsız hale gelebilir.
• PostgreSQL'in sorgu maliyeti tahmini gerçek çalışma süresiyle doğrudan ilişkili olmadığından, birçok kullanıcı JIT derleyicisini devre dışı bırakıyor.

2021'de copy-and-patch açıklandı

• Mümkün olan en kısa sürede hızlı ve yeterince iyi kod üretmeye ihtiyaç var.
• copy-patch yaklaşımı, C ile yazılmış stencil'leri (şablon fonksiyonlar) kullanarak kodu hızlıca üretiyor.
• Stencil'ler yeni bir bellek alanına kopyalanıyor, boşluklar dolduruluyor ve ardından doğrudan 'derlenmiş' fonksiyona atlanabiliyor.

PostgreSQL'e copy-and-patch getirmek

• PostgreSQL için yeni bir JIT motoru oluşturmak o kadar zor değil; LLVM'in bir eklenti haline getirilerek başka JIT derleyicilerinin de eklenebilmesi öneriliyor.
• Tek bir _PG_jit_provider_init fonksiyonu sağlamak ve compile_expr, release_context, reset_after_error olmak üzere üç callback'i başlatmak yeterli.
• copy-patch algoritması basit: her opcode için bir stencil bulunup ekleniyor ve gereken değerler boşluklara yazılıyor.

Mevcut durum

• PostgreSQL 16 üzerinde çalışıyor ve şu anda yalnızca AMD64 destekleniyor.
• Kod üretimi birkaç yüz mikrosaniyede tamamlanıyor; bu da kısa sorgularda bile kullanılabileceği anlamına geliyor.
• Henüz optimizasyon aşamasında değil, ancak performansın yorumlayıcıya kıyasla şimdiden iyileştiği görülüyor.
• Uygulanmış opcode sayısı az, ancak henüz desteklenmeyen sorgular için PostgreSQL yorumlayıcısı devreye giriyor.

Yapılacaklar...

• Bu bir kavram kanıtı aşaması; kolay derlenebilir veya paketlenebilir hale getirmek henüz öncelik değil.
• Odak noktası daha fazla opcode uygulamak ve optimizasyon fırsatları bulmak.
• Diğer mimarilere taşımak da ciddi olarak değerlendiriliyor.

Teşekkürler

• Mevcut işvereni Entr’ouvert'e teşekkür ediyor; ekip arkadaşları bu projeye zaman ayırabilmesi için destek olmuş.
• DBA arkadaşlarına da teşekkür ediyor ve PoWA'yı denemelerini öneriyor.

GN⁺'ın görüşü

• Bu yazı, PostgreSQL veritabanı sunucusunun performansını artırmak için yeni bir yaklaşım tanıtıyor. Bu, veritabanı yöneticileri ve geliştiriciler için ilgi çekici olabilir.
• Deneysel kodun gerçek üretim ortamına uygulanmasından önce kapsamlı test ve doğrulama şart. Bunun nedeni veri kaybı veya kesinti gibi riskleri önlemek.
• LLVM gibi mevcut JIT derleyicileriyle karşılaştırıldığında, copy-patch yaklaşımı daha hızlı kod üretimi sağlayarak kısa sorgularda da faydalı olabilir.
• Bu teknoloji PostgreSQL topluluğu tarafından geniş ölçüde benimsenirse, farklı mimarilere desteğin artmasıyla birlikte veritabanı performans optimizasyonunda yeni bir sayfa açabilir.
• Eleştirel açıdan bakıldığında, bu hâlâ erken bir aşama ve gerçek performans kazanımlarının üretim ortamlarında nasıl görüneceğini anlamak için daha fazla araştırma ve geliştirme gerekiyor.