【 PG 入门系列 】PostgreSQL的物理存储空间（六）

PostgreSQL 入门系列博文讲解（B站同步介绍视频：https://space.bilibili.com/282421760）
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1. 前序

回顾：【 PG 入门系列 】PostgreSQL体系结构（三）

2. 表空间

• 表空间可以让我们将不同的表存放在不同的目录下
• 通过文件系统的分离，优化存储空间和I/O吞吐

CREATE TABLESPACE tablespace_name [ OWNER owner_name ] LOCATION 'directory'
[ WITH ( tablespace_option = value [, ... ] ) ]

3. 数据库

• 同一数据库簇下的不同数据库之间相互独立
• 缺省会调用 template1 作为新建数据库的模板
• template1 可以连接并创建对象，template0 不可以连接
• 使用 template1 模板库建库时不可指定新的 encoding 和 locale，而 template0 可以
• 不要对template0模板数据库做任何修改，这是原始的干净模板，如果其它模板数据库被搞坏了，基于这个数据库做一个副本就可以了
• Tablespace会设置该数据库的缺省表空间
• 不同数据库之间无法跨库访问

# 查看数据库的三种方法
-- 方式一：OS层面使用PG自带的 oid2name 查看数据库的oid和库名
oid2name
-- 方式二：psql 进数据库用元命令查看
\l+
-- 方式三：psql 进数据库查看pg_database系统视图
select oid,datname from pg_database;

# 默认模板数据库为：template1；指定 TEMPLATE 属性可手工指定模板库为：template0
create database tempdb1 template template0;

# 创建失败，使用 template1 模板库建库时不可指定新的 encoding 和 locale
create database tempdb2 TEMPLATE template1 ENCODING ‘SQL_ASCII’ ;
# 创建成功
create database tempdb3 TEMPLATE template0 ENCODING ‘SQL_ASCII’ ;

4. 页

页(Page)又称数据块(Block)，是PostgreSQL中的I/O的最小单元。数据块的大小缺省是8KB，1～32KB之间2的次幂

• Page Header：块头，包括LSN、Checksum、空闲空间起至位置等Page的基本信息，指向空闲空间(free space)，长为24bytes
• ItemIdData(Row/Index Pointers)：行指针，纪录偏移量/长度(offset/length)的数组，指向实际的纪录(rows/index entries)，每个item 4字节
• Free Space：未分配的空间，新指针(Pointers)从这个区域的开头开始分配；新的纪录(rows/index entries)从结尾开始分配
• items(rows/index entries)：实际的纪录本身
• Special：特殊数据，不同的索引访问方式相关的数据，在普通表中为空
  
  

5. Tuple

Tuple就是数据行（row）

5.1 Tuple头部包括

• xmin：事务控制信息
• xmax ：事务控制信息
• cid ：命令编号
• ctid：行号
• infomask2：字段数
• infomask：可见性信息
• hoff：header长度
• 可选null bitmap：字段是否为空位图
  

6. 空闲空间管理

• PG使用Free Space Map（FSM）文件管理空闲空间，每个数据表文件都会对应一个_fsm文件
• FSM文件实际上是一个3层的B-TREE的索引结构，用于快速空间检索
• FSM文件使用一个字节来记录一个数据块的空闲空间大小的范围，即0～255的值表示以32字节为间隔区间的空闲空间，该字节若为N，那么空闲空间范围为N*32~(N+1)*32-1，若N=3，那么空闲空间范围为96～127
  

7. 可见性映射文件

• 当数据被更新或删除后，即使事务提交了也不会马上能够被重复利用，要进行空间回收（VACCUM）
• PG使用可见性映射文件（Visibility Map File）标记需要清理的数据块，即_vm结尾的文件
• VM文件使用二进制位图标识需要清理的数据块