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支持中的版本: 当前版本 (18) / 17 / 16 / 15 / 14
开发中的版本: 19 / 20devel
已结束支持的版本: 13 / 12 / 11 / 10 / 9.6 / 9.5 / 9.4 / 9.3 / 9.2 / 9.1 / 9.0 / 8.4 / 8.3 / 8.2 / 8.1 / 8.0 / 7.2 / 7.1 / 7.0 / 6.5 / 6.4
历史版本。 PostgreSQL 9.0 已结束支持。 2015-10-08. 请参阅 当前版本手册.

第 54 章 数据库物理存储

本章概述 PostgreSQL 数据库所使用的物理存储格式。

54.1. 数据库文件布局 #

本节从文件和目录的层次描述存储格式。

数据库集簇所需的全部数据都存放在集簇的数据目录中,该目录通常称为 PGDATA(名字来自可用于定义它的环境变量)。PGDATA 的一个常见位置是 /var/lib/pgsql/data。同一台机器上可以存在多个由不同服务器实例管理的集簇。

PGDATA 目录包含若干子目录和控制文件,如表 54.1所示。除这些必需项之外,集簇配置文件 postgresql.conf、pg_hba.conf 和 pg_ident.conf 传统上也存放在 PGDATA 中(不过在 PostgreSQL 8.0 及以后版本中,可以把它们放在其他地方)。

表 54.1. Contents of PGDATA

Item描述
PG_VERSION包含 PostgreSQL 主版本号的文件
baseSubdirectory containing per-database subdirectories
globalSubdirectory containing cluster-wide tables, such as pg_database
pg_clog包含事务提交状态数据的子目录
pg_multixact包含多事务状态数据的子目录(用于共享行锁)
pg_notifySubdirectory containing LISTEN/NOTIFY status data
pg_stat_tmp包含统计子系统临时文件的子目录
pg_subtrans包含子事务状态数据的子目录
pg_tblspc包含指向表空间的符号链接的子目录
pg_twophase包含预备事务状态文件的子目录
pg_xlogSubdirectory containing WAL (Write Ahead Log) files
postmaster.opts记录服务器上次启动时所用命令行选项的文件
postmaster.pid记录当前服务器 PID 和共享内存段 ID 的锁文件(服务器关闭后不存在)

对于集簇中的每个数据库,PGDATA/base 中都有一个子目录,其名称是该数据库在 pg_database 中的 OID。这个子目录是该数据库文件的默认位置;特别是,它的系统目录就存放在这里。

每个表和索引都存储在单独的文件中,文件以表或索引的 filenode 编号命名,该编号可在 pg_class.relfilenode 中找到。除了主文件(也称主分支)之外,每个表和索引还有一个空闲空间映射(见第 54.3 节),用于存储该关系可用空闲空间的信息。空闲空间映射存放在以 filenode 编号加上 _fsm 后缀命名的文件中。表还拥有可见性映射,存放在带有 _vm 后缀的分支中,用于跟踪哪些页面已知不含死元组。可见性映射在第 54.4 节中有进一步说明。

小心

请注意,虽然表的 filenode 往往与其 OID 相同,但这并非必然如此;有些操作,例如 TRUNCATE、REINDEX、CLUSTER 以及某些形式的 ALTER TABLE,会在保留 OID 的同时改变 filenode。不要假定 filenode 和表 OID 一定相同。此外,对于某些系统目录(包括 pg_class 本身),pg_class.relfilenode 中存放的是零。这些目录的实际 filenode 编号保存在更底层的数据结构中,可以使用 pg_relation_filenode() 函数取得。

当表或索引超过 1 GB 时,会被划分成若干个 1 GB 大小的段。第一段的文件名与 filenode 相同,后续各段则命名为 filenode.1、filenode.2,依此类推。这样的安排避免了在文件大小受限的平台上出现问题。(实际上,1 GB 只是默认段大小。段大小可以通过配置选项 --with-segsize 在构建 PostgreSQL 时调整。)原则上,空闲空间映射和可见性映射分支也可能需要多个段,不过在实践中这不太可能发生。

如果一个表包含可能具有很大条目的列,它就会有关联的 TOAST 表,用于对那些大到无法直接保存在表行中的字段值进行线外存储。pg_class.reltoastrelid 会把该表关联到其 TOAST 表(如果存在的话)。更多信息见第 54.2 节。

表和索引的内容将在第 54.5 节中进一步讨论。

表空间使情况变得更复杂。每个用户定义的表空间都在 PGDATA/pg_tblspc 目录中有一个符号链接,指向其物理表空间目录(即该表空间的 CREATE TABLESPACE 命令中指定的位置)。该符号链接以表空间的 OID 命名。在物理表空间目录中,有一个名称依赖于 PostgreSQL 服务器版本的子目录,例如 PG_9.0_201008051。(使用这个子目录的原因是,为了让数据库的后续版本可以在不发生冲突的情况下复用同一个 CREATE TABLESPACE 位置值。)在这个版本相关的子目录中,对于每个在该表空间中拥有对象的数据库,都有一个以该数据库 OID 命名的子目录。表和索引就使用 filenode 命名方案存储在该目录中。pg_default 表空间不通过 pg_tblspc 访问,而是对应于 PGDATA/base。同样,pg_global 表空间也不通过 pg_tblspc 访问,而是对应于 PGDATA/global。

pg_relation_filepath() 函数会显示任意关系的完整路径(相对于 PGDATA)。它常可用作记住上述众多规则的替代方法。但请记住,该函数只给出该关系主分支第一段的名字,若要找出与该关系关联的所有文件,你可能还需要追加段号以及/或者 _fsm 或 _vm。

临时文件(用于诸如排序的数据多于内存可容纳量之类的操作)会创建在 PGDATA/base/pgsql_tmp 中;或者创建在表空间目录下的 pgsql_tmp 子目录中,如果为其指定的是不同于 pg_default 的表空间。临时文件的名称形式为 pgsql_tmpPPP.NNN,其中 PPP 是所属后端的 PID,NNN 用来区分该后端的不同临时文件。

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