postgresql FSM页面怎么组织

PostgreSQL 的空闲空间映射（Free Space Map，FSM）是用于跟踪堆和索引关系中可用空间的数据结构。FSM 的设计目标是快速定位到有足够空间容纳新元组的页面，或者决定是否需要扩展新的页面。

FSM 页面的组织方式

1. 存储结构
   每个堆和索引关系（除了哈希索引）都有一个 FSM 文件，文件名以关系的文件节点号命名，并加上 _fsm 后缀。例如，如果关系的文件节点号是 12345，则其 FSM 文件名为 12345_fsm。

2. 树形结构
   FSM 被组织成一个页面树，底层 FSM 页面存储每个堆页面（或索引页面）的可用空间，每个页面用一个字节表示。上层 FSM 页面则聚合下层页面的信息。

3. 页面内部结构
   每个 FSM 页面内部是一个二叉树，存储在一个数组中，每个节点占用一个字节。叶节点表示一个堆页面或下层 FSM 页面，非叶节点存储其子节点的最大值。根节点存储叶节点中的最大值。

4. 逻辑与物理地址
   FSM 页面的逻辑地址由层级号和当前层的逻辑页号组成（FSMAddress）。物理地址则是 FSM 页面在 _fsm 文件中的偏移位置。

FSM 的功能与实现

1. 快速查找
   FSM 的主要功能是快速定位到有足够空间的页面，避免遍历整个数据文件。通过二叉树结构，可以快速判断某个页面是否有足够的空闲空间。

2. 空间表示
   PostgreSQL 使用一个字节表示每个页面的空闲空间，将空闲空间按 32 为步长分为 256 个区间，从而减少存储空间。

3. 多层结构
   FSM 的树形结构通常为三层：顶层和中间层为辅助层，底层为实际存储数据页面空闲空间的叶子节点。这种结构可以高效地支持大规模数据文件。

4. 更新与搜索
   FSM 的更新和搜索策略在 PostgreSQL 源码的 src/backend/storage/freespace/README 文件中有详细说明。

工具支持

PostgreSQL 提供了 pg_freespacemap 模块，可以用来检查存储在空闲空间映射中的信息，帮助管理员了解 FSM 的状态。

通过这种设计，FSM 在保证高效查找的同时，也减少了存储空间的占用，是 PostgreSQL 优化存储和插入性能的重要机制。