PostgreSQL如何存储数据？存储结构简析

PostgreSQL数据库是一个功能强大的开源数据库，越来越多的公司开始使用PostgreSQL。存储系统是PostgreSQL最底层的模块。向下通过操作系统接口接收物理数据，向上为上层模块提供存储操作接口和功能。本文对PostgreSQL的存储结构进行简要分析，帮助大家了解这个强大的关系数据库是如何存储数据的。

-数据目录-

PostgreSQL安装完成后，首先要使用initdb程序初始化磁盘上的数据存储区域，创建模板数据库并生成相应的目录和文件信息

initdb -D /usr/local/pgsql/data

初始化目录包含数据文件、参数文件、控制文件、数据库操作日志和WAL日志文件等。下图中各个目录和子文件的用途没有解释。锻炼。

默认情况下，PostgreSQL中的所有数据都存储在其数据目录中。该数据目录通常由环境变量 PGDATA 引用。对于特定数据库，它位于 PGDATA/base 有一个与其对应的子目录。子目录的名称是系统表pg_database中数据库的OID。每个表的数据都存储在所属数据库目录下的独立文件中。该文件以表的文件节点号命名。避免某些文件系统不支持大文件。 PostgreSQL限制表文件的大小不超过1GB（默认1GB，可以在编译时通过./configure --with-segsize= x 更改）。因此，如果表文件超过1GB，则会创建另一个表文件。后缀为 relfilenode.1、relfilenode.2 ... 等的文件。

表文件的物理位置为：$PGDATA/BASE/DATABASE_OID/PG_CLASS.RELFILENODE

--查看数据库test的OID

dat testen'; ？是一个块，存储在磁盘上的数据块称为 Page，内存中的数据块称为 Buffer，表和索引称为 ❀♿❀ ♿❀ ♿ ，以及 元组 的行名称。数据的读写以Page为最小单位。每页默认大小为 8kB。其他大小可以在编译源码时通过 ./configure --with-blocksize=BLOCKSIZE 设置，之后无法更改。每个表文件由多个BLCKSZ字节页组成，每个页包含多个元组。

通用缓冲池和内存缓存块（标准1000个）。如果缓冲池中的块是脏的，则必须将它们刷新回磁盘。缓冲池的细节这里不再赘述。如果有需要，可以在另一篇文章中分析。 。

页面结构

页面结构由五个部分组成：

PageHeaderData -- pg_lsn，存储WAL日志的LSN信息. 页面最后一次修改的时间。

pg_checksum，存储页面的校验和值。

pd_flags，标志位

pg_lower，空闲空间起始处的偏移量。

pg_upper，偏移到可用空间末尾。

pd_pagesize_version，页面大小和布局版本号信息

pd_prune_xid，页面上最早的XMAX未被删除，如果没有则为0。

ItemIdData --页头之后，指向实际元组元素的记录（偏移量、长度）对数组，每个 4 字节。

可用空间--未分配的空间（可用空间）。新元素指针从该区域的开头分配，新元素从其末尾分配。

Items -- 用于存储行数据元组。

特殊空间--索引访问模式相关数据。不同的索引访问方式存储不同的数据。在普通表中它是空的。

Tuple

页面上的元组可以分为“普通数据元组和TOAST元组”。

TOAST（超大属性存储技术）主要用于存储变长数据。如果正在插入的元组的数据大小大于约2KB（即页面的1/4），则自动启动。 TOAST技术就是用来存储这个元组的。 TOAST 比普通元组稍微复杂一些。本说明主要关注普通元组文件。

元组内部可分为三部分，即：堆元组头（23字节）、❓❓❀NULL♿和 NULL 用户存储的数据。

Pageinspect Extension

PostgreSQL 在源代码目录贡献下提供了很多扩展功能。 pageinspect扩展模块的功能允许您从低级别观察数据库页面的内容，这对于调试目的很有用。 。

安装

#cd $PGSRC/contrib/pageinspect

#make

#sudo make install

易于使用lpslps test=#创建扩展 pageinspect ; -- 第一次使用需要创建扩展

-- 创建测试表

如果t1存在则删除表;

创建表t1 (id int, name varchar(20));

值插入t1 (1 ,'aaa');

--查看页眉&it​​em

SELECT * FROM page_header(get_raw_page('t1', 0));

select * from heap_page_items('t1_',0 ) );

--更新一行数据原因是更新数据时PG并没有改变原来的tuple。相反，创建一个新元组并标记原始 tuple.t_xmax= 新元组的事务 ID。