Postgres 19 REPACK：更快、内置的表膨胀清理方案

REPACK 是我在 Postgres 19 中最喜欢的功能。它不是最炫酷的，但如果你在跑生产数据库，它是最重要的那个。Vacuum、autovacuum 和表膨胀一直是 Postgres 用户的痛点。一方面，Postgres 的 MVCC 设计并不新鲜。但在高更新系统中，死行不断产生、后续被释放，vacuum 需要调到合适的级别来维持低膨胀，这仍然是一门不太精确的科学。

一旦膨胀存在，它就摆在那里。你会看到那些未被回收的空间没有被使用。

在 Postgres 19 之前，回收这些空间的选择有：

• VACUUM FULL：内置，但在整个执行期间持有读写锁。在大表上，这意味着数分钟的停机。
• dump/restore：切换到一份干净快照的新数据库。
• pg_repack：第三方扩展，通过外部进程实现在线重建。通常是个好选择，但并非没有注意事项和风险。
• pg_squeeze：另一个第三方扩展，通过后台 worker 实现在线重建，在生产环境中也很可靠，但同样并非没有注意事项和风险。

Postgres 19 来了：

• REPACK CONCURRENTLY：在表保持完全可读可写的情况下回收膨胀的表空间，仅在最后短暂持锁，且无需任何扩展。

Postgres 表是如何膨胀的

让我们从头说起。作为资深 Postgres 用户，你可能对膨胀很熟悉，但为了确保大家理解一致……这是 Postgres 的现实之一，是 MVCC 的代价。表随时间累积死元组：当行被更新或删除时，旧版本会保留下来。常规 autovacuum 通常会将那部分空间标记为可复用。对大多数表来说，这就够了。但对于大型、更新密集的表，vacuum 可能跟不上。死行累积形成表膨胀。文件在增长，但由于 VACUUM 只能将空间标记为内部可复用，它不会收缩表或将空间返还给操作系统。要真正回收磁盘空间，你需要重建表。

如何判断是否有膨胀问题？你可以用 pg_stat_user_tables 做快速检查。元组计数是估算值，但这是一个很好的诊断信号。

SELECT
    schemaname,
    relname,
    pg_size_pretty(pg_relation_size(schemaname || '.' || relname)) AS size,
    n_live_tup,
    n_dead_tup,
    CASE WHEN n_live_tup > 0
         THEN round((n_dead_tup::float / n_live_tup::float)::numeric, 4)
    END AS dead_tup_ratio,
    last_autovacuum,
    last_autoanalyze
FROM pg_stat_user_tables
ORDER BY dead_tup_ratio DESC NULLS LAST;

一个粗略的经验法则：

膨胀率低于 50%：通常可以接受。监控它并检查 autovacuum 设置，但不需要紧急处理。

膨胀率高于 50%：你可能在浪费磁盘空间，并因额外的页面读取而付出性能代价。至少值得调查——如果看到慢查询或表大小增长，可能需要处理。

没有单一的膨胀百分比能决定一个表是否需要关注。要考虑浪费的字节数、工作负载、增长速度，以及回收空间是否值得重写。

pg_repack 的工作原理

pg_repack 扩展多年来一直是在线表重建的选择。它的工作方式如下：

• 外部工具：pg_repack 作为命令行工具运行（pg_repack --table my_table -d mydb），从外部服务器或管理主机执行。你需要在 Postgres 内安装扩展（CREATE EXTENSION pg_repack），并在运行它的机器上安装客户端二进制文件。
• 基于触发器的变更捕获：它创建一个日志表，并在目标表上安装触发器，以捕获重建期间的所有 INSERT/UPDATE/DELETE 操作。这在操作期间为每次写入增加了触发器开销。
• 影子表方案：它创建表的新副本，从原表填充数据，重放触发器日志，然后进行短暂的锁换，以及最终的表重命名。

这套方案效果很好，许多生产系统依赖它多年。但安装第三方扩展让一些团队感到不安，外部二进制文件也增加了运维开销。

pg_squeeze 的工作原理

pg_squeeze（来自 CYBERTEC，也是 Postgres 19 REPACK 大部分工作的幕后团队）采用了更现代的方法。它也在生产环境中得到了广泛使用。

• 逻辑解码：pg_squeeze 使用 Postgres 基于 WAL 的逻辑解码来捕获并发变更。这意味着不在表上安装触发器。这与 PG 19 内置 REPACK (CONCURRENTLY) 现在使用的方法相同。
• 后台 worker：它完全在数据库内作为后台 worker 进程运行，这意味着与 pg_repack 不同，你不需要外部 CLI 工具。你还可以配置它在膨胀超过阈值时自动运行。
• 仍然是扩展：很多人更喜欢内置选项，但这仍然需要 wal_level = logical、复制槽、编译和安装扩展，以及将其添加到 shared_preload_libraries。

pg_squeeze 在某种意义上就是 PG 19 REPACK (CONCURRENTLY) 的原型。内置版本继承了逻辑解码方法，但直接集成到服务器中，无需扩展、shared_preload_libraries 或单独的配置表。

REPACK 登场

Postgres 19 将 REPACK 添加为一等 SQL 命令，有三种模式：

-- 基本 repack，类似 VACUUM FULL —— 持有 ACCESS EXCLUSIVE 锁
REPACK my_table;

-- 在线 repack，使用 CONCURRENTLY，就像索引一样
REPACK (CONCURRENTLY) my_table;

-- 在线 repack + 按索引重排序
REPACK (CONCURRENTLY) my_table USING INDEX my_index;

REPACK (CONCURRENTLY)

这是让该功能达到生产就绪的关键。使用 CONCURRENTLY 时，ACCESS EXCLUSIVE 锁仅在最后短暂持有。在操作的大部分时间里——对大表可能是数分钟——表保持完全可读可写。

内部发生的过程如下：

REPACK (CONCURRENTLY, VERBOSE, ANALYZE) repack_test;

INFO:  repacking "public.repack_test" in physical order
INFO:  "public.repack_test": found 0 removable, 1000000 nonremovable
       row versions in 38452 pages
Time: 9406.788 ms (00:09.407)

Before: 493 MB → After: 228 MB (54% reduction)

这里有三个选项：

• CONCURRENTLY：在线重建，仅在最后进行文件交换时短暂持有排他锁。
• VERBOSE：以 INFO 级别打印进度。
• ANALYZE：在 repack 完成后运行 ANALYZE 以更新规划器统计信息。

使用 USING INDEX 的 REPACK

REPACK 还可以物理重排表的行以匹配索引。如果你的工作负载频繁读取相关行的范围，使用 USING INDEX 进行聚簇可能改善局部性。在自己的查询上测量效果；后续更新不会自动聚簇。

这对 REPACK 功能来说意义重大，不仅仅是消除膨胀。它本身就是一个性能特性。例如，假设你有一个 orders 表，经常查询 WHERE created_at BETWEEN ‘2026-01-01’ AND ‘2026-01-31’。没有物理排序时，这些行可能分散在数百个页面中。使用 REPACK orders USING INDEX idx_orders_created_at 后，行按日期顺序在磁盘上连续存储，因此范围扫描按顺序读取页面，而不是在整个表上进行随机 I/O。

你可能从旧版 Postgres 知道 CLUSTER。它做同样的事情，但会持锁。

REPACK (VERBOSE, ANALYZE) product_inventory USING INDEX idx_product_category;

INFO:  repacking "public.product_inventory" using index scan
       on "idx_product_category"
Time: 15230.264 ms (00:15.230)

Before: 618 MB → After: 320 MB (48% reduction, rows now ordered by category)

REPACK vs. VACUUM FULL 性能对比

我做了一些测试来验证效果。对于 493 MB 的测试用例，原始 200 万行删除 100 万行后剩余 100 万活行，报告的时间为：

在受限系统上的一次测试中，REPACK (CONCURRENTLY) 在所述表和测试条件下耗时 9.4 秒。结果因表、索引、工作负载和硬件而异。

REPACK CONCURRENTLY 的墙钟时间更慢。它在做更多工作：在表重建之上还有逻辑解码和 WAL 重放。这里的权衡是用更多时间换取表保持在线。

REPACK CONCURRENTLY 的要求

• 需要被 repack 的表和索引 2 倍的空间，因为在一段时间内会有两份副本。
• 表必须记录 WAL，不能是 UNLOGGED。
• 表不能是分区表。
• 表必须有一个可索引的主键。
• 表不能是系统目录或 TOAST 表。
• 每个数据库同时只能运行一个并发 REPACK。
• 不支持使用非堆访问方法的表。

关于 MVCC 安全性的说明：REPACK CONCURRENTLY 并非完全 MVCC 安全。在最后的短暂交换期间，长时间运行的事务理论上可能错过并发变更。使用 repack 开始前所拍快照的并发事务可能看到表为空。这与 pg_repack 原有的限制相同，已记录在 Postgres 19 发布说明中。请根据工作负载的事务和一致性要求审查此行为。

何时使用 REPACK vs. VACUUM

常规 VACUUM 和 REPACK 解决不同的问题：

经验法则：autovacuum 处理日常维护。REPACK 用于需要将空间回收给操作系统或物理重排数据的时候——这些是常规 VACUUM 从根本上无法做到的。

估算 REPACK 需要多长时间

REPACK 时间随表大小、索引数量和可用 I/O 扩展。一个粗略模型：

REPACK time ≈ (time to read entire table) + (time to write new copy) + (time to rebuild all indexes)

你可以在运行 REPACK 之前估算：

-- 需要重写的表 + 索引有多大？
SELECT
    pg_size_pretty(pg_relation_size(relid)) AS table_data,
    pg_size_pretty(pg_indexes_size(relid)) AS all_indexes,
    pg_size_pretty(pg_total_relation_size(relid)) AS total,
    n_live_tup AS rows_to_copy
FROM pg_stat_user_tables
WHERE relname = 'my_table';

在受限系统（1 CPU、512 MB、4 MB maintenance_work_mem）上的测试：

CONCURRENTLY 开销大约是基本 REPACK 时间的 1.5 到 2 倍，因为它需要设置逻辑解码并重放任何并发变更。在具有快速 NVMe 和更多 CPU 的真实生产服务器上，这些时间会显著降低，但比例保持不变。

对于非常大的表（100+ GB），预计 REPACK 需要数分钟到数十分钟。相应规划，并使用 pg_stat_progress_repack 监控。

监控 REPACK 进度

REPACK 运行时，从另一个会话查询 pg_stat_progress_repack：

SELECT
    pid,
    datname,
    relid::regclass AS table_name,
    command,
    phase,
    heap_tuples_scanned,
    heap_tuples_inserted,
    heap_blks_total,
    heap_blks_scanned,
    index_rebuild_count
FROM pg_stat_progress_repack;

你会看到的阶段进展：

你可以在扫描阶段估算完成百分比：

SELECT
    phase,
    heap_blks_scanned,
    heap_blks_total,
    CASE WHEN heap_blks_total > 0
         THEN round(100.0 * heap_blks_scanned / heap_blks_total, 1)
    END AS pct_complete
FROM pg_stat_progress_repack;

REPACK CONCURRENTLY 是 Postgres 19 中最重要的面向 DBA 的功能。它将在线表重建带入核心，在大多数情况下消除了对 pg_repack 的需求，并提供了比长期以来存在的 VACUUM FULL / CLUSTER 二分法更清晰的接口。如果你在生产中管理有显著膨胀的表，这就是你升级的理由。

Postgres 19 目前有第一个候选版本（RC1），预计 RC2 于 11 月 12 日发布，GA 预计在 2026 年 11 月/12 月晚些时候。如果你想今天就试试 REPACK，启动一个 beta 实例，看看它在你最膨胀的表上表现如何。

本文作者：Craig Kerstiens

原文链接：https://www.snowflake.com/en/blog/engineering/postgres-19-repack-table-bloat/