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Performance Tuning para banco de dados
             PostgreSQL

                 Fernando Ike de Oliveira

                           B2BR - Grupo TBA


 Agosto de 2008 / Congresso Internacional Sociedade e
               Governo Eletrônico 2008




            Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Para não cometer gafes...




   Como fala/escreve mesmo?
      Escreve-se PostgreSQL ou postgres
       Pronúncia-se postígres-és-qüi-uel ou postígres
       Não se diz/escreve: Postgree, PostrGREE, Postgrí




                  Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Qual a velocidade máxima de um carro supersônico?




                 Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Características de um carro supersônico. . .




                  Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Qual a velocidade máxima de um dragster?




                 Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Qual a velocidade máxima de um fusca?




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Qual a velocidade máxima de um carro de rolemã?




                 Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
O banco está lento!
Problemas comuns. . .




     Proporcionalmente, os problemas de lentidão estão em:
             60% dos problemas são relacionados ao mau uso de
             expressões SQL.
             20% dos problemas são relacionados a má modelagem do
             banco de dados.
             10% dos problemas são relacionados a má configuração
             do SGDB.
             10% dos problemas são relacionados a má configuração
             do Sistema Operacional.




                        Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
O banco está lento!
Equívocos de arquiteturas. . .




              Concentração de regras de negócio na aplicação para
              processos em lote.
              Integridade referencial na aplicação.
              Mal dimensionamento de I/O (CPU, Plataforma, Disco).
              Ambientes virtualizados (Vmware, XEN, etc..) em
              AMD64/EMT64.
              Uso de configurações padrões do SO e/ou do PostgreSQL.




                                 Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Melhores escolhas
Melhor equipamento. . .




             Servidores dedicados para o PostgreSQL
             Storage com Fiber Channel, iSCSI: Grupos de RAID
             dedicados
             SCSI > SAS > SATA > IDE
             RAID 5 ou 10: por Hardware
             Mais memória! (Até 4GB em 32 bits)
             Processadores de 64 bits: Performance até 3 vezes do
             que os 32 bits (AMD64 e EMT64 - Intel)




                          Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Melhores escolhas
Melhor Sistema Operacional. . .




             Sistemas Operacionais *nix: Linux (Debian, Gentoo),
             FreeBSD, Solaris, etc
             Em Linux: use Sistemas de arquivos XFS (noatime), Ext3
             (writeback, noatime), EXT2
             Instale a última versão do PostgreSQL (atualmente 8.3) e
             à partir do código-fonte
             Não usar serviços concorrentes (Apache, MySQL,
             SAMBA...) em discos, semáforos e shared memory
             Usar, se possível, um kernel (linux) mais recente (e
             estável)




                                  Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Ajustes de Performance
Parâmetros do Sistema Operacional. . .




             echo “2” > /proc/sys/vm/overcommit_memory
             echo “25%” > /proc/sys/kernel/shmmax
             echo “25%/64” > /proc/sys/kernel/shmall
             echo “deadline” > /sys/block/sda/queue/scheduler
             echo “250 32000 100 128” > /proc/sys/kernel/sem
             echo “65536” > /proc/sys/fs/file-max
             ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off
             echo “16777216” > /proc/sys/net/core/rmem_default
             echo “16777216” > /proc/sys/net/core/wmem_default
             echo “16777216” > /proc/sys/net/core/wmem_max
             echo “16777216” > /proc/sys/net/core/rmem_max


                                 Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Ajustes de Performance
Limites do Sistema Operacional. . .




      no shell
      pmanson:˜# su - postgres
      postgres@pmanson:˜$ ulimit 65535

      /etc/security/limits.conf
      postgres             soft        nofile           4096
      postgres             soft        nproc           4096
      postgres             hard         nofile           63536
      postgres             hard         nproc           63536




                                  Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Como organizar discos
Melhor I/O. . .




      Discos ou partições distintos para:
                  Logs de transações (WAL)
                  Índices: Ext2
                  Tabelas (particionar tabelas grandes)
                  Tablespace temporário (em ambiente BI)*
                  Archives
                  SO + PostgreSQL
                  Log de Sistema




                             Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
postgresql.conf
Memória. . .




      postgresql.conf
               max_connections: O menor número possível
               shared_buffers: 33% do total -> Para operações em
               execução
               temp_buffers: Acesso às tabelas temporárias
               work_mem: Para agregação, ordenação, consultas
               complexas
               maintenance_work_mem: 75% da maior tabela ou índice
               max_fsm_pages: Máximo de páginas necessárias p/
               mapear espaço livre. Importante para operações de
               UPDATE/DELETE.



                          Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
postgresql.conf
Discos e WAL. . .




      postgresql.conf
              wal_sync_method: open_sync, fdatasync, open_datasync
              wal_buffers: tamanho do cache para gravação do WAL
              commit_delay: Permite efetivar várias transações na
              mesma chamada de fsync
              checkpoint_segments: tamanho do cache em disco para
              operações de escrita
              checkpoint_timeout: intervalo entre os checkpoints
              wal_buffers: 8192kB -> 16GB
              bgwriter: ?????
              join_collapse_limit = > 8



                          Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
O terror dos DBA’s. . .




                    Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
O terror dos DBA’s. . .



   O terror dos DBA’s(Object-Relation Mapping). . .
        Use ORM que permitam expressões SQL.
        Expressões em Object Query Language ainda não usam o
        melhor plano para consultas.
        O mundo ainda não é todo objeto.
        Servidores de Aplicação tem pool de conexão, use-o!

   Você não vê mas as vezes o seu ORM faz. . .
      SELECT * FROM cadastro;
        SELECT * FROM cadastro, venda, produto;




                    Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Aplicações bem construídas. . .
. . . Mas meu prazo não permite!




    Boas práticas para desenvolvimento de aplicações
         Modele bem o banco de dados prevendo grande
         crescimento da base e acesso concorrente.
         Operações pesadas, execute com Funções/Store
         Procedures direto no PostgreSQL.
         De preferência para o padrão SQL/ISO(2008).
         Considere que um dia a aplicação tenha que usar
         múltiplas instâncias de banco de dados.
         Evite uso de LIKE, ILIKE. Prefira Full Text
         Search(tsearch2)




                       Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
. . . e seu DBA feliz!




                     Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Ferramentas auxiliares
Tuning SQL. . .




      EXPLAIN ANALYZE
         test_base=# EXPLAIN ANALYZE SELECT foo FROM
         bar;

      Ferramentas gráficas
              Pgfouine
              Pgadmin3
              PhpPgAdmin
              Cedrus




                         Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Pgfouine - http://pgfouine.projects.postgresql.org




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Pgadmin3 - http://www.pgadmin.org/




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Pgadmin3 - http://www.pgadmin.org/




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
PhpPgAdmin - http://phppgadmin.sourceforge.net/




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
PhpPgAdmin - http://phppgadmin.sourceforge.net/




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Cedrus - http://sourceforge.net/projects/cedrus




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Cedrus - http://sourceforge.net/projects/cedrus




                Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Ferramentas auxiliares
Manutenção. . .




      Autovacuum X Vacuum
          Depende do uso (Aplicações Web, OLTI, BI)

      Vacuum
         vacuum_cost_delay: tempo de atraso para vacuum
         executar automaticamente nas tabelas grandes

      Autovacuum (Habilitado por padrão à partir do 8.3)
             autovacuum_naptime: tempo de espera para execução do
             autovacuum.




                       Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Ferramentas auxiliares
Ferramentas de Stress. . .




              Pgbench: no diretório do contrib do PostgresSQL, padrão
              de transações do tipo TPC-B.
              DBT-2: Ferramenta da OSDL, padrão de transações do
              tipo TPC-C.
              BenchmarkSQL: Ferramenta Java para benchmark em
              SQL para vários banco de dados (JDBC), padrão de
              transações do tipo TPC-C.
              Jmeter: Ferramenta Java genérica para testes de stress,
              usado para aplicações (Web, ...) e também pode ser direto
              para um banco de dados.




                             Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Quando o tuning não resolve. . .

   Quando o tuning não resolve. . .
   Escalabilidade vertical:
       Mais e melhores discos;
       Mais memória;
       Melhor processador (quad core, 64bits)

   Escalabilidade horizontal:
      Pgpool I (distribuição de carga de leitura e pool de
      conexões)
       PgPool II (PgPool I + paralelização de grandes consultas)
       Slony I (Replicação Multi-Master Assíncrona)
       Bucardo (Replicação Multí-Master Assíncrona)
       Warm Stand By/Log Shipping
       Pgbouncer + PL/Proxy + Slony

                    Fernando Ike de Oliveira   PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
Links

        Documentação Oficial:
        http://www.postgresql.org/docs/

        Power PostgreSQL:
        http://www.powerpostgresql.com/

        PostgreSQL Brasil:
        http://www.postgresql.org.br/

        Teste de stress com soluções livres e proprietárias:
        http://www.vivaolinux.com.br/artigos/verArtigo.php?codigo=7053&pagina=5

        Benchmark Brou-Ha-Ha:
        http://blogs.ittoolbox.com/database/soup/archives/benchmark-brouhaha-17939

        BenchmarkSQL, DBT-2 - SourceForge:
        http://www.sf.net

        Jmeter:
        http://jakarta.apache.org/jmeter/

        Tsung:
        http://tsung.erlang-projects.org/

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Dúvidas



  Links e Listas de discussão:
      http://archives.postgresql.org/pgsql-performance/

      https://listas.postgresql.org.br/cgi-bin/mailman/listinfo/pgbr-geral

      http://www.postgresql.org/docs/current/static/performance-tips.html

      http://www.revsys.com/writings/postgresql-performance.html

      http://www.powerpostgresql.com/Docs

      http://wiki.postgresql.org/wiki/Special:Search?search=performance&go=Go



  IRC irc.freenodes.net:
      #postgresql
      #postgresql-br



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Conclusão




  Contatos:
     fernando.ike@b2br.com.br
      fernando.ike@gmail.com
      http://www.midstorm.org/~fike/weblog

  PGCon Brasil 2008
     http://pgcon.postgresql.org.br




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  • 1. Performance Tuning para banco de dados PostgreSQL Fernando Ike de Oliveira B2BR - Grupo TBA Agosto de 2008 / Congresso Internacional Sociedade e Governo Eletrônico 2008 Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 2. Para não cometer gafes... Como fala/escreve mesmo? Escreve-se PostgreSQL ou postgres Pronúncia-se postígres-és-qüi-uel ou postígres Não se diz/escreve: Postgree, PostrGREE, Postgrí Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 3. Qual a velocidade máxima de um carro supersônico? Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 4. Características de um carro supersônico. . . Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 5. Qual a velocidade máxima de um dragster? Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 6. Qual a velocidade máxima de um fusca? Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 7. Qual a velocidade máxima de um carro de rolemã? Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 8. O banco está lento! Problemas comuns. . . Proporcionalmente, os problemas de lentidão estão em: 60% dos problemas são relacionados ao mau uso de expressões SQL. 20% dos problemas são relacionados a má modelagem do banco de dados. 10% dos problemas são relacionados a má configuração do SGDB. 10% dos problemas são relacionados a má configuração do Sistema Operacional. Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 9. O banco está lento! Equívocos de arquiteturas. . . Concentração de regras de negócio na aplicação para processos em lote. Integridade referencial na aplicação. Mal dimensionamento de I/O (CPU, Plataforma, Disco). Ambientes virtualizados (Vmware, XEN, etc..) em AMD64/EMT64. Uso de configurações padrões do SO e/ou do PostgreSQL. Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 10. Melhores escolhas Melhor equipamento. . . Servidores dedicados para o PostgreSQL Storage com Fiber Channel, iSCSI: Grupos de RAID dedicados SCSI > SAS > SATA > IDE RAID 5 ou 10: por Hardware Mais memória! (Até 4GB em 32 bits) Processadores de 64 bits: Performance até 3 vezes do que os 32 bits (AMD64 e EMT64 - Intel) Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 11. Melhores escolhas Melhor Sistema Operacional. . . Sistemas Operacionais *nix: Linux (Debian, Gentoo), FreeBSD, Solaris, etc Em Linux: use Sistemas de arquivos XFS (noatime), Ext3 (writeback, noatime), EXT2 Instale a última versão do PostgreSQL (atualmente 8.3) e à partir do código-fonte Não usar serviços concorrentes (Apache, MySQL, SAMBA...) em discos, semáforos e shared memory Usar, se possível, um kernel (linux) mais recente (e estável) Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 12. Ajustes de Performance Parâmetros do Sistema Operacional. . . echo “2” > /proc/sys/vm/overcommit_memory echo “25%” > /proc/sys/kernel/shmmax echo “25%/64” > /proc/sys/kernel/shmall echo “deadline” > /sys/block/sda/queue/scheduler echo “250 32000 100 128” > /proc/sys/kernel/sem echo “65536” > /proc/sys/fs/file-max ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off echo “16777216” > /proc/sys/net/core/rmem_default echo “16777216” > /proc/sys/net/core/wmem_default echo “16777216” > /proc/sys/net/core/wmem_max echo “16777216” > /proc/sys/net/core/rmem_max Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 13. Ajustes de Performance Limites do Sistema Operacional. . . no shell pmanson:˜# su - postgres postgres@pmanson:˜$ ulimit 65535 /etc/security/limits.conf postgres soft nofile 4096 postgres soft nproc 4096 postgres hard nofile 63536 postgres hard nproc 63536 Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 14. Como organizar discos Melhor I/O. . . Discos ou partições distintos para: Logs de transações (WAL) Índices: Ext2 Tabelas (particionar tabelas grandes) Tablespace temporário (em ambiente BI)* Archives SO + PostgreSQL Log de Sistema Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 15. postgresql.conf Memória. . . postgresql.conf max_connections: O menor número possível shared_buffers: 33% do total -> Para operações em execução temp_buffers: Acesso às tabelas temporárias work_mem: Para agregação, ordenação, consultas complexas maintenance_work_mem: 75% da maior tabela ou índice max_fsm_pages: Máximo de páginas necessárias p/ mapear espaço livre. Importante para operações de UPDATE/DELETE. Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 16. postgresql.conf Discos e WAL. . . postgresql.conf wal_sync_method: open_sync, fdatasync, open_datasync wal_buffers: tamanho do cache para gravação do WAL commit_delay: Permite efetivar várias transações na mesma chamada de fsync checkpoint_segments: tamanho do cache em disco para operações de escrita checkpoint_timeout: intervalo entre os checkpoints wal_buffers: 8192kB -> 16GB bgwriter: ????? join_collapse_limit = > 8 Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 17. O terror dos DBA’s. . . Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 18. O terror dos DBA’s. . . O terror dos DBA’s(Object-Relation Mapping). . . Use ORM que permitam expressões SQL. Expressões em Object Query Language ainda não usam o melhor plano para consultas. O mundo ainda não é todo objeto. Servidores de Aplicação tem pool de conexão, use-o! Você não vê mas as vezes o seu ORM faz. . . SELECT * FROM cadastro; SELECT * FROM cadastro, venda, produto; Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 19. Aplicações bem construídas. . . . . . Mas meu prazo não permite! Boas práticas para desenvolvimento de aplicações Modele bem o banco de dados prevendo grande crescimento da base e acesso concorrente. Operações pesadas, execute com Funções/Store Procedures direto no PostgreSQL. De preferência para o padrão SQL/ISO(2008). Considere que um dia a aplicação tenha que usar múltiplas instâncias de banco de dados. Evite uso de LIKE, ILIKE. Prefira Full Text Search(tsearch2) Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 20. . . . e seu DBA feliz! Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 21. Ferramentas auxiliares Tuning SQL. . . EXPLAIN ANALYZE test_base=# EXPLAIN ANALYZE SELECT foo FROM bar; Ferramentas gráficas Pgfouine Pgadmin3 PhpPgAdmin Cedrus Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 22. Pgfouine - http://pgfouine.projects.postgresql.org Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 23. Pgadmin3 - http://www.pgadmin.org/ Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 24. Pgadmin3 - http://www.pgadmin.org/ Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 25. PhpPgAdmin - http://phppgadmin.sourceforge.net/ Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 26. PhpPgAdmin - http://phppgadmin.sourceforge.net/ Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 27. Cedrus - http://sourceforge.net/projects/cedrus Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 28. Cedrus - http://sourceforge.net/projects/cedrus Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 29. Ferramentas auxiliares Manutenção. . . Autovacuum X Vacuum Depende do uso (Aplicações Web, OLTI, BI) Vacuum vacuum_cost_delay: tempo de atraso para vacuum executar automaticamente nas tabelas grandes Autovacuum (Habilitado por padrão à partir do 8.3) autovacuum_naptime: tempo de espera para execução do autovacuum. Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 30. Ferramentas auxiliares Ferramentas de Stress. . . Pgbench: no diretório do contrib do PostgresSQL, padrão de transações do tipo TPC-B. DBT-2: Ferramenta da OSDL, padrão de transações do tipo TPC-C. BenchmarkSQL: Ferramenta Java para benchmark em SQL para vários banco de dados (JDBC), padrão de transações do tipo TPC-C. Jmeter: Ferramenta Java genérica para testes de stress, usado para aplicações (Web, ...) e também pode ser direto para um banco de dados. Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 31. Quando o tuning não resolve. . . Quando o tuning não resolve. . . Escalabilidade vertical: Mais e melhores discos; Mais memória; Melhor processador (quad core, 64bits) Escalabilidade horizontal: Pgpool I (distribuição de carga de leitura e pool de conexões) PgPool II (PgPool I + paralelização de grandes consultas) Slony I (Replicação Multi-Master Assíncrona) Bucardo (Replicação Multí-Master Assíncrona) Warm Stand By/Log Shipping Pgbouncer + PL/Proxy + Slony Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 32. Links Documentação Oficial: http://www.postgresql.org/docs/ Power PostgreSQL: http://www.powerpostgresql.com/ PostgreSQL Brasil: http://www.postgresql.org.br/ Teste de stress com soluções livres e proprietárias: http://www.vivaolinux.com.br/artigos/verArtigo.php?codigo=7053&pagina=5 Benchmark Brou-Ha-Ha: http://blogs.ittoolbox.com/database/soup/archives/benchmark-brouhaha-17939 BenchmarkSQL, DBT-2 - SourceForge: http://www.sf.net Jmeter: http://jakarta.apache.org/jmeter/ Tsung: http://tsung.erlang-projects.org/ Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 33. Dúvidas Links e Listas de discussão: http://archives.postgresql.org/pgsql-performance/ https://listas.postgresql.org.br/cgi-bin/mailman/listinfo/pgbr-geral http://www.postgresql.org/docs/current/static/performance-tips.html http://www.revsys.com/writings/postgresql-performance.html http://www.powerpostgresql.com/Docs http://wiki.postgresql.org/wiki/Special:Search?search=performance&go=Go IRC irc.freenodes.net: #postgresql #postgresql-br Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo
  • 34. Conclusão Contatos: fernando.ike@b2br.com.br fernando.ike@gmail.com http://www.midstorm.org/~fike/weblog PGCon Brasil 2008 http://pgcon.postgresql.org.br Fernando Ike de Oliveira PostgreSQL: O elefante mais rápido que o leopardo