存储架构
专栏内容：
postgresql内核源码分析
手写数据库toadb
并发编程
个人主页：我的主页
座右铭：天行健，君子以发奋图强；地势坤，君子以厚德载物.
概述
postgresql 数据库服务运行时，数据在磁盘上是怎样存储的呢？这就涉及到了存储架构。
在文件体系中，我们可以看到以目录和文件为形式的存储单元，这是物理存储架构，
这些目录和文件实际上有肯定的联系和构造形式，好比最外层目录就是集群数据目录，每个数据库会有一个目录，这就是逻辑存储架构。
逻辑存储架构，维护着物理磁盘文件的构造形式，物理存储架构是详细的磁盘文件的呈现方式。
逻辑存储架构
命名空间
在逻辑上，数据库有几层构造管理命名空间
集簇->表空间tablespace->数据库database->模式schema
其中 模式是数据库内核中通过数据字典来区分，所从前三项都是通过存储架构的构造，来实现物理上的空间独立。
这在前面内核分析文章中也提到，表文件的定位，也是通过tablespace/database/relation三级来唯一标识。
对于集簇这个概念，通过initdb创建的就是集簇，也就是数据存入的目录，在数据库服务启动时需要指定，它通常叫做PGDATA。
数据文件
用户数据文件
有表，索引，尚有对应的vm,fsm文件，都是按照命名空间的层级目录来存储
事故干系数据
由集簇级层级的空间管理，在集簇目录下有公共目录存放
其它构造文件
如表空间文件，数据字典文件，模版库，运行日记等文件，都是集簇层级的空间举行管理，在集簇目录下有各自的目录
配置文件
postgresql.conf
pg_hba.conf和pg_ident.conf
辅助文件
如版本文件，运行信息文件等，都在PGDATA根目录下
物理存储架构
- 通常用PGDATA来引用（用的是可以定义它的环境变量的名字）。PGDATA的一个常见位置是/var/lib/pgsql/data。由不同数据库实例所管理的多个集簇可以在同一台机器上共存。
- 在表或者索引凌驾 1GB 之后，它就被分别成1G大小的段。
第一个段的文件名和文件节点相同；随后的段被命名为 filenode.1、filenode.2等等。这样的安排制止了在某些有文件大小限定的平台上的题目（实际上，1GB只是默认的段尺寸。段尺寸可以在编译PostgreSQL时利用配置选项–with-segsize举行调解）。原则上，空闲空间映射和可见性映射分支也可以要求多个段，但实际上这很少发生。
- 每个数据库都会有一个单独的目录，其中存放该库的表文件。
集簇文件结构
先初始化一个全新的数据库集簇，下面初始化并启动数据库
- # 初始化postgres数据库集簇
- /opt/postgres/bin/initdb -D pgtest -W
- # 启动数据库，监听端口指定为 8888
- /opt/postgres/bin/pg_ctl -D pgtest -l logfile -o "-p 8888" start
- # 以命令行客户端，登陆数据库，指定端口和数据库
- /opt/postgres/bin/psql -p 8888 -d postgres
然后为了看到一些文件类型，建了临时表，unlogged表，以及索引；
中心省略了一些表的文件列表，保存了目录层级和关键的文件。
- -- 表空间
- create tablespace tblspc_test location '/mnt/sda1/data/pgdata/pgtblspc';
- -- 普通表
- create table tbl_account(id integer, name varchar, address varchar, tel varchar);
- -- 临时表 会话退出后就会删除
- create temporary table tmptbl_test(id int, c_id int);
- -- unlogged 表，不会记录WAL，恢复时数据全部丢失
- create unlogged table unlogtbl_test(c_id int ,consumer varchar);
- create index on unlogtbl_test (c_id);
详细先容
文件/目录描述PG_VERSION一个包含PostgreSQL主版本号的文件base包含每个数据库对应的子目录的子目录current_logfiles记载当前被日记收集器写入的日记文件的文件global包含集簇范围的表的子目录，好比pg_databasepg_commit_ts包含事故提交时间戳数据的子目录pg_dynshmem包含被动态共享内存子体系所利用的文件的子目录pg_logical包含用于逻辑复制的状态数据的子目录pg_multixact包含多事故（multi-transaction）状态数据的子目录（用于共享的行锁）pg_notify包含LISTEN/NOTIFY状态数据的子目录pg_replslot包含复制槽数据的子目录pg_serial包含已提交的可序列化事故信息的子目录pg_snapshots包含导出的快照的子目录pg_stat包含用于统计子体系的永世文件的子目录pg_stat_tmp包含用于统计信息子体系的临时文件的子目录pg_subtrans包含子事故状态数据的子目录pg_tblspc包含指向表空间的符号链接的子目录pg_twophase包含用于准备事故状态文件的子目录pg_wal包含 WAL （预写日记）文件的子目录pg_xact包含事故提交状态数据的子目录postgresql.auto.conf一个用于存储由ALTER SYSTEM 设置的配置参数的文件postmaster.opts一个记载服务器最后一次启动时利用的命令行参数的文件postmaster.pid一个锁文件，记载着当前的 postmaster 历程ID（PID）、集簇数据目录路径、postmaster启动时间戳、端口号、Unix域套接字目录路径（Windows上为空）、第一个可用的listen_address（IP地址或者*，或者为空表示不在TCP上监听）以及共享内存段ID（服务器关闭后该文件不存在） 表空间
在表空间中创建了一个临时表，一个平常表，尚有一个数据库
- -- 创建数据库，指定存储的表空间
- create database test tablespace tblspc_test ;
- -- 在指定表空间创建临时表
- create temporary table tmptbl_test1(id int, c_id int) tablespace tblspc_test;
- -- 在指定表空间创建普通表
- create table tbl_salary(id integer, level float, performance float) tablespace tblspc_test;
查看表空间目录中文件，目录层次和文件列表如下
- [senllang@hatch pgdata]$ tree pgtblspc/
- pgtblspc/
- └── PG_16_202306141
- ├── 16389
- │ ├── 112
- │ ├── 113
- │ ├── 1247
- │ ├── 1247_fsm
- │ ├── 1247_vm
- │ ├── 1249
- │ ├── 1249_fsm
- │ ├── 1249_vm
- ......
- │ ├── 826
- │ ├── 827
- │ ├── 828
- │ ├── pg_filenode.map
- │ └── PG_VERSION
- └── 5
- ├── 16395
- └── t3_16413
用户定义的表空间都在PGDATA/pg_tblspc目录里面有一个符号连接，它指向物理的表空间目录（就是在CREATE TABLESPACE命令里指定的谁人目录）。
这个符号连接是用表空间的 OID 命名的。
原理分析
在物理表空间目录中有一个名称取决于PostgreSQL服务器版本的子目录，比方PG_16_202306141（利用该子目录的原因是后续版本的数据库可以利用CREATE TABLESPACE指定相同的目录位置而不会造成辩论）。
在这个版本干系的子目录中，为每个在这个表空间里有元素的数据库都有一个子目录， 以数据库的OID命名。该目录里的表和索引遵循文件节点命名模式。
初始化集群后，有两个默认的表空间，pg_default和pg_global,当我们没有指定表空间时，创建的数据库，表等都是存放在pg_default表空间。
pg_default不需要通过pg_tblspc来访问，而是对应于PGDATA/base。雷同地，pg_global表空间也不通过pg_tblspc访问，而是对应于PGDATA/global。
数据库
对于集簇里的每个数据库，在PGDATA/base里都有一个子目录对应，子目录的名字为该数据库在 pg_database里的 OID。
这个子目录是该数据库文件的缺省位置；特别值得一提的是，该数据库的体系目录存储在此。
数据文件
pg_relation_filepath()函数显示任何关系的完整路径（相对于PGDATA）。
它可以作为记住上面这么多规则的替换方法。
但是记住该函数只给出关系的主分支的第一个段的名称 — 你大概需要追加一个段号或_fsm、_vm、_init来找到与该关系干系的全部文件。
表和索引文件
每个表和索引都存储在独立的文件里。
对于平常表，这些文件以表或索引的filenode号命名，它可以在pg_class.relfilenode中找到。
临时表
对于临时表，文件名的形式为tBBB_FFF，其中BBB是创建该文件的背景的背景ID，FFF是文件节点号。
空闲空间映射fsm
在每种情况下，在主文件（a/k/a 主分支）之外，每个表和索引有一个空闲空间映射，它存储表中可用空闲空间的信息。
空闲空间映射存储在一个文件中，该文件以节点号加上后缀_fsm命名。
可见性映射vm
表尚有一个可见性映射，存储在一个该文件以节点号加上后缀为_vm的文件中，它用于跟踪哪些页面已知含有非死亡元组。
unlogged 表
不被日记记载的表和索引，也就是unloged table 尚有第三个分支，即初始化分支，它存储在该文件以节点号加上后缀为_init的分支文件中。
初始化分支是一个适当类型的空表或空索引。
当一个不被日记记载的表由于崩溃必须被重置为空时，初始化分支被随着主分支复制，而任何其他分支则被擦除（它们会在需要时自动被重建）。
toast表
假如一个表的列中可能存储相当大的项，那么该表就会有个与之干系联的TOAST表，
它用于存储无法保存在在表行中的域值的线外存储。
假如表有TOAST表，该表的pg_class.reltoastrelid链接到它的TOAST表;
临时文件
临时文件（用于如排序不能放在内存中的数据等操纵）被创建在PGDATA/base/pgsql_tmp中，假如临时文件被指定在一个非pg_default表空间中则它们会被创建在该表空间的pgsql_tmp子目录中。临时文件的名称的形式为pgsql_tmpPPP.NNN，其中PPP是其所属后端的PID，而NNN用于区别该后端的不同临时文件。
末端
非常感谢各人的支持，在欣赏的同时别忘了留下您宝贵的品评，假如觉得值得鼓励，请点赞，收藏，我会更加积极！
作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com
如有错误或者疏漏欢迎指出，互相学习。
注：未经同意，不得转载！
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。 |
