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66.1. 数据库文件布局 #

本节在文件和目录的层面上描述存储格式。

按照传统做法,一个数据库集簇所用的配置和数据文件都一起存放在集簇的数据 目录中,该目录通常被称为 PGDATA(得名于可用于定义它的 环境变量的名字)。PGDATA 的常见位置是 /var/lib/pgsql/data。同一台机器上可以存在由不同服务器 实例管理的多个集簇。

PGDATA 目录包含若干子目录和控制文件,如 Table 66.1 所示。除这些必需的条目之外, 集簇配置文件 postgresql.conf、 pg_hba.conf 和 pg_ident.conf 按照传统也存放在 PGDATA 中,但也可以放在其他位置。

Table 66.1. PGDATA 的内容

Item Description
PG_VERSION包含 PostgreSQL 主版本号的文件
base包含各数据库子目录的子目录
current_logfiles记录日志收集器当前正在写入的日志文件的文件
global包含集簇范围的表的子目录,例如 pg_database
pg_commit_ts包含事务提交时间戳数据的子目录
pg_dynshmem包含动态共享内存子系统所用文件的子目录
pg_logical包含逻辑解码状态数据的子目录
pg_multixact包含多事务状态数据(用于共享行锁)的子目录
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包含已提交的可串行化事务信息的子目录
pg_snapshots包含已导出快照的子目录
pg_stat包含统计子系统的永久文件的子目录
pg_stat_tmp包含统计子系统的临时文件的子目录
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包含已预备事务的状态文件的子目录
pg_wal包含 WAL(预写式日志)文件的子目录
pg_xact包含事务提交状态数据的子目录
postgresql.auto.conf用于存储由 ALTER SYSTEM 设置的配置参数的文件
postmaster.opts记录服务器上一次启动时所带命令行选项的文件
postmaster.pid一个锁文件,记录当前的 postmaster 进程 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(可能为空)、第一个有效的 listen_address(IP 地址或 *,如果未监听 TCP 则为空)以及共享内存段 ID(服务器关闭后该文件不存在)

集簇中的每个数据库在 PGDATA/base 下都有一个以其在 pg_database 中的 OID 命名的 子目录。这个子目录是该数据库文件的默认位置;特别地,它的系统目录就存放 在这里。

注意,以下各节描述的是内建 heap 表访问方法以及内建 索引访问方法的行为。由于 PostgreSQL 的可扩展性质,其他访问方法的工作 方式可能有所不同。

每个表和索引都存储在单独的文件中。对于普通关系,这些文件以表或索引的 filenode 号命名,该号可在 pg_class.relfilenode 中 找到。但对于临时关系,文件名形如 tBBB_FFF, 其中 BBB 是创建该文件的后端进程号, FFF 是 filenode 号。无论哪种情况,除主文件(即 main fork)之外,每个表和索引还有一个空闲空间映射(见 Section 66.3),它存储关于该关系中可用空闲空间的信息。空闲空间 映射存储在一个以 filenode 号加上 _fsm 后缀命名的文件 中。表还有一个可见性映射,存储在以 _vm 为后缀的 fork 中,用于跟踪哪些页面已知没有死元组。可见性映射在 Section 66.4 中有进一步描述。非日志表和索引有第三个 fork,称为初始化 fork,存储在以 _init 为后缀的 fork 中(见 Section 66.5)。

Caution

注意,虽然表的 filenode 常常与其 OID 相同,但这并非 必然;某些操作,例如 TRUNCATE、REINDEX、 CLUSTER 以及某些形式的 ALTER TABLE,可以在保留 OID 的同时改变 filenode。 请避免假定 filenode 与表 OID 相同。 此外,对于包括 pg_class 本身在内的某些系统目录, pg_class.relfilenode 为零。这些目录实际的 filenode 号存储在一个更低层级的数据结构中,可以用 pg_relation_filenode() 函数获得。

当表或索引超过 1 GB 时,它会被划分为若干以 GB 为单位的 段。第一个段的文件名与 filenode 相同;后续的段 命名为 filenode.1、filenode.2 等。这种安排避免了在具有文件大小限制的 平台上出现问题。 (实际上,1 GB 只是默认的段大小。段大小可以通过构建 PostgreSQL 时的配置选项 --with-segsize 调整。) 原则上,空闲空间映射和可见性映射 fork 也可能需要多个段,不过实践中 这不太可能发生。

含有可能很大的条目列的表会有一个关联的TOAST表, 用于对大到无法保存在表行本身中的字段值进行行外存储。 pg_class.reltoastrelid 从表链接到它的 TOAST 表(如果有)。 更多信息见 Section 66.2。

表和索引的内容在 Section 66.6 中有进一步 讨论。

表空间使情况变得更复杂。每个用户定义的表空间在 PGDATA/pg_tblspc 目录内都有一个 符号链接,指向该物理表空间目录(即表空间的 CREATE TABLESPACE 命令中指定的位置)。 这个符号链接以表空间的 OID 命名。在物理表空间目录内有一个名称取决于 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让相继的 数据库版本能够使用相同的 CREATE TABLESPACE 位置值而 不发生冲突。)在这个特定版本的子目录内,对于每个在表空间中拥有元素的 数据库都有一个以其 OID 命名的子目录。表和索引就存储在该目录中,使用 filenode 命名方案。 pg_default 表空间不通过 pg_tblspc 访问,它对应于 PGDATA/base。类似地, pg_global 表空间不通过 pg_tblspc 访问,它对应于 PGDATA/global。

pg_relation_filepath() 函数显示任何关系的完整路径 (相对于 PGDATA)。作为记忆上述诸多规则的替代,它 通常很有用。但请记住,这个函数只给出关系 main fork 第一个段的名称 — 您可能还需要追加段号和/或 _fsm、 _vm 或 _init 后缀,才能找到与该 关系相关的所有文件。

临时文件(用于排序超出内存容量的数据等操作)创建在 PGDATA/base/pgsql_tmp 中,如果为 它们指定的表空间不是 pg_default,则创建在表空间目录 的 pgsql_tmp 子目录中。 临时文件的名称形如 pgsql_tmpPPP.NNN, 其中 PPP 是所属后端的 PID, NNN 用于区分该后端的不同临时文件。