PostgreSQL 对象管理

概述

PostgreSQL 中的所有数据都存储在对应的文件中，即我们常见到的文件。这些用来存储数据的文件共同构成了 PostgreSQL 整个数据库集簇，而数据库集簇是对 PostgreSQL 中多个数据库组成的集合的称呼。而在逻辑上，PostgreSQL 所有的数据库都是隶属于某个表空间，并且单个数据库不能跨表空间，而一个表空间中可以存放多个数据库。表空间和数据库的关系属于多对多的关系。那么数据库中的数据是如何存放在数据文件中的呢？接下来一起探究。

理解 oid 和 relfilenode 的关系

在 PostgreSQL 中，oid 全称为 Object identifier，称为对象标识符,在 PostgreSQL 中，用于为每个对象分配的一个内部主键数据类型，其别名为 regclass，并且 oid 可以转换为整数。而 relfilenode 则为 PostgreSQL 数据库中对对象的物理访问信息。relfilenode 关联三个对应的oid，即表空间的oid，数据库的oid和对象的oid。默认，在创建一个对象时，会为该对象使用 oid 映射到 relfilenode 编号。内部采用 RelMapping 的方式进行映射，因此，在 PostgreSQL 中，所有对象的管理通过 oid 来管理内部对象，外部文件却通过 relfilenode 来管理。

postgres=# CREATE TABLE tab_test(id int,name varchar);
CREATE TABLE
postgres=# INSERT INTO tab_test VALUES(1,'PostgreSQL');
INSERT 0 1
postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode FROM pg_class WHERE relname = 'tab_test';
 relname  |  oid  | relfilenode 
----------+-------+-------------
 tab_test | 16384 |       16384
(1 row)

通过上面的示例可以观察到创建的新的对象 oid 和 relfilenode 是一样的。其中默认的第一个 oid 为 16384

#define FirstNormalObjectId             16384

那么问题来了，如果在一个并发的多事务环境中，创建的对象会不会有冲突。

--事务1
postgres=# BEGIN;
BEGIN
postgres=*# CREATE TABLE tab_test(id int,name varchar);
CREATE TABLE
postgres=*# SELECT relname,oid,relfilenode FROM pg_class WHERE relname = 'tab_test'; relname  |  oid  | relfilenode 
----------+-------+-------------
 tab_test | 16384 |       16384
(1 row)

--事务2
postgres=# BEGIN;
BEGIN
postgres=*# CREATE TABLE tab_t(id int,name varchar);
CREATE TABLE
postgres=*# SELECT relname,oid,relfilenode FROM pg_class WHERE relname = 'tab_t';
 relname |  oid  | relfilenode 
---------+-------+-------------
 tab_t   | 16390 |       16390

实际上并不会，新的对象会为其分配一个新的的 oid。事务如果发生回滚，oid 不会被复用，oid 值递增。

relfilenode 值在以下情况中将会被重置，此刻 relfilenode 和 oid 将会不一致

1、VACUUM FULL

   postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
    FROM pg_class
    WHERE relname ~ 'tab_test';
     relname  |  oid  | relfilenode 
    ----------+-------+-------------
     tab_test | 16384 |       16384
    (1 row)

    postgres=# VACUUM tab_test;
    VACUUM
    postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
    FROM pg_class
    WHERE relname ~ 'tab_test';
     relname  |  oid  | relfilenode 
    ----------+-------+-------------
     tab_test | 16384 |       16384
    (1 row)
    postgres=# VACUUM FULL tab_test;
    VACUUM
    postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
    FROM pg_class
    WHERE relname ~ 'tab_test';
     relname  |  oid  | relfilenode 
    ----------+-------+-------------
     tab_test | 16384 |       16390

VACUUM FULL 操作对表和索引都会重置 relfilenode

2、REINDEX INDEX

postgres=# CREATE INDEX idx_tab_test_id ON tab_test USING btree(id);
CREATE INDEX
postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
FROM pg_class
WHERE relname ~ 'idx_tab_test_id';
     relname     |  oid  | relfilenode 
-----------------+-------+-------------
 idx_tab_test_id | 16401 |       16401
(1 row)

postgres=# REINDEX INDEX idx_tab_test_id ;
REINDEX
postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
FROM pg_class
WHERE relname ~ 'idx_tab_test_id';
     relname     |  oid  | relfilenode 
-----------------+-------+-------------
 idx_tab_test_id | 16401 |       16402
(1 row)

仅仅针对索引重置 relfilenode

3、CLUSTER table_name USING index_name

postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
FROM pg_class
WHERE relname ~ 'tab_test|idx_tab_test_id';
     relname     |  oid  | relfilenode 
-----------------+-------+-------------
 tab_test        | 16384 |       16390
 idx_tab_test_id | 16401 |       16402
(2 rows)
postgres=# CLUSTER tab_test USING idx_tab_test_id;
CLUSTER
postgres=# SELECT relname,oid,relfilenode
FROM pg_class
WHERE relname ~ 'tab_test|idx_tab_test_id';
     relname     |  oid  | relfilenode 
-----------------+-------+-------------
 tab_test        | 16384 |       16403
 idx_tab_test_id | 16401 |       16409
(2 rows)

CLUSTER 操作会对表和索引都重置 relfilenode

relfilenode 涉及的函数

pg_relation_filonode()

postgres=# SELECT pg_relation_filenode('tab_test');
 pg_relation_filenode 
----------------------
                16410
(1 row)

pg_relation_filepath()

postgres=# SELECT pg_relation_filepath('tab_test');
 pg_relation_filepath 
----------------------
 base/13580/16410
(1 row)

结语

在 PostgreSQL 中，除了通过使用 oid 来作为对象标识符以外，另外一种标识类型为 xid，或者叫做事务(简称为 xact)标识符，在relation 对象中，对应为隐藏列 xmin 和 xmax。当然 cid 用来作命令标识符，在 relation 对象中，以隐藏列cmin 和cmax 存在。元组标识符 tid用于标识元组(即行)在表中的物理位置，在 relation 对象中使用 ctid ，也属于隐藏属性，使用k&v 形式查找对象，ctid 是一对(blkno,blkindex)来标识。