PostgreSQL体系结构和基本操作

2021-12-06 15:00:08 浏览数 (1)

一、整体架构图

1、共享内存区

A、shared_buffers ---共享缓冲区

  • 它表示数据缓冲区中数据块的个数，每个数据块的大小是8KB。
  • 数据缓冲区位于数据库的共享内存中，它越大越好，不能小于128KB。
  • 这个参数只有在启动数据库时，才能被设置。
  • 默认值是128MB。
  • 推荐值：1/4 主机物理内存。

B、wal_buffers --- 日志缓存区的大小

  • 可以降低IO，如果遇上比较多的并发短事务，应该和commit_delay一起用。
  • 存放WAL数据的内存空间大小，系统默认值是64K。

2、私有内存区

A、temp_buffers---临时缓冲区

  • 用于存放数据库会话访问临时表数据，系统默认值为8M。
  • 可以在单独的session中对该参数进行设置，尤其是需要访问比较大的临时表时，将会有显著的性能提升。

B、work_mem --- 工作内存或者操作内存

  • 其负责内部的sort和hash操作，合适的work_mem大小能够保证这些操作在内存中进行。

C、maintenance_work_mem ---维护工作内存

  • 主要是针对数据库的维护操作或者语句。
  • 主要针对VACUUM、CREATE INDEX、ALTER TABLE ADD FOREIGN KEY等操作。
  • 在对整个数据库进行VACUUM或者较大的index进行重建时，适当的调整该参数非常必要，PostgreSQL文档提示在启用了autoacuum功能的情况下，该参数不能配置的过大。

3、主要进程

Postmaster进程

PG数据库的总控制进程，负责启动和关闭数据库实例，是一个指向PostgreS命令的链接，算是第一个PostgreS进程。Postmaster的主进程，还会fork出一些辅助子进程。

  • BgWriter（后台写）进程
  • WaLWriter（预写式日志）进程
  • AutoVAcuum（系统自动清理）
  • SysLogger（系统日志）进程
  • PgArch（归档）进程
  • PgStat（统计数据收集）进程
  • CheckPoint（检查点）进程

4、进程通信-建立会话

建立会话的过程：

  • 阶段一：客户端发起请求。
  • 阶段二：该阶段由主服务Postmaster进程负责 服务器是否接受客户端的host通信认证; 服务器对客户端进行身份鉴别。
  • 阶段三：阶段二通过之后，主服务进程为该客户端单独fork一个客户端工作进程PostgreS。
  • 阶段四：客户端与PostgreS进程建立通信连接，由PostgreS进程负责后续所有的客户端请求操作，直至客户端退出后，该PostgreS进程消失。

二、物理结构-数据存储方式

a、目录结构

  • 默认表空间的数据文件存放在base目录
  • 在pg_xlog保存WAL日志，只能通过软链改变它的位置。

b、段(Segments)

  • 每一个表和索引都存放到单独的数据文件中。
  • 文件名是表或索引的文件结点(filenode)编号。
  • 如果表或索引超过1GB就会被分割为多个段，第一个段以文件结点(filenode)编号命名，第二个以及之后的段以 filenode.1，filenode.2 形式命名。

c、Page(Block)和Buffer

在磁盘中称为page，内存中称为buffer默认为8k，可以在编译时指定block_size参数改变大小。

d、Relation：表示表或索引 。

e、Tuple（row）：表中的行。

1、目录结构

代码语言：javascript复制
show data_directory;||select name,setting from pg_settings where category='File Locations';
代码语言：javascript复制
select oid,relfilenode from pg_class where relname='a';
select pg_relation_filepath('a'::regclass);

2、空闲空间映射(FSM)

  • 每一个表和索引（除了哈希索引）都有一个空闲空间映射（FSM）来保持对关系中可用空间的跟踪。
  • 伴随主关系数据被存储在一个独立的关系分支中，以关系的文件节点号加上一个_fsm后缀命名。
  • FSM文件是执行VACUUM操作时，或者是为了插入行而第一次查询FSM文件时才会创建。
  • PostgreSQL使用了树形结构组织FSM文件。
  • FSM可以在数据插入时快速找到满足大小要求的空闲空间，从而复用空闲空间。

3、可见性映射(VM)

  • 为了能加快VACUUM清理的速度和降低对系统I/O性能的影响，V8.4版本以后为每个数据文件加了一个后缀为“__vm “的文件。
  • 每一个表都有一个可见性映射（VM）用来跟踪哪些页面只包含已知对所有活动事务可见的元组，它也跟踪哪些页面只包含未被冻结的元组。它随着主关系数据被存储在一个独立的关系分支中，以该关系的文件节点号加上一个_vm后缀命名。
  • 有了这个文件后，通过VACUUM命令扫描这个文件时，如果发现VM文件中这个数据块上的位表示该数据块没有需要清理的行，则会跳过对这个数据块的扫描，从而加快VACUUM清理的速度。
  • pg_visibility模块可以被用来检查存储在可见性映射中的信息。

三、页结构

1、Page Header

  • Page的基本信息
  • 指向空闲空间(free space)
  • 长为 24 bytes

2、ItemIdData（Row/Index Pointers）

  • 一个记录偏移量/长度(offset/length)的数组
  • 指向实际的记录(rows/index entries)
  • 每一个 item 4字节

3、Free Space

  • 未分配的空间
  • 新指针(pointers )从这个区域的开头开始分配
  • 新的记录(rows/index entries)从结尾开始分配

4、Items（Row/Index Entry）

  • 实际的记录本身

5、Special

  • 不同的索引访问方式相关的数据
  • 在普通表中为空

四、逻辑结构

代码语言：javascript复制
[root@VM-0-9-centos ~]# mkdir -p /data/dbs/
[root@VM-0-9-centos ~]# chown -R postgres.postgres /data/dbs/
[root@VM-0-9-centos ~]# chmod -R 775 /data/dbs/
[root@VM-0-9-centos ~]# su  - postgres
Last login: Tue Oct 26 15:32:33 CST 2021 on pts/3
Last failed login: Tue Oct 26 15:33:34 CST 2021 on pts/3
There was 1 failed login attempt since the last successful login.
[postgres@VM-0-9-centos ~]$ mkdir /data/dbs/test_ts1

1、创建表空间

解决：需要提前建好表空间所在的目录，create tablespace不会自动创建表空间所在的目录。

2、创建Database

3、切换数据库

查看当前连接的数据库。

代码语言：javascript复制
select current_catalog;

4、查看表空间

5、查看库

6、创建用户

7、授权

8、查看用户

登录用户创建表：

1、用户enmo可以多次连接访问不同的数据库（testdb1、testdb2、testdb3）；用户enmo可以在不同的数据库中创建数据库对象。

2、数据库testdb可以被用户enmo1、enmo2、enmo3访问（分别在数据库中创建了一张表、插入一行数据、进行查询）。也就是说一个数据库可以被多个用户来访问。

3、当用户enmo连接到数据库testdb1上时没法访问数据库testdb2上的表。

用户一次只能连接到一个数据库，没法访问其他数据库的对象。

9、创建模式

在当前数据库testdb下创建4个模式：

查看库下有哪些模式：

在不同模式下建表：

查看testdb数据库目前有哪些表：

代码语言：javascript复制
select table_catalog, table_schema, table_name, table_type from information_schema.tables where table_schema not in ('pg_catalog', 'information_schema','dbe_perf');

可以使用表名直接访问public的表（不需要加public模式名前缀）。

访问数据库下其他模式的表需要指定模式名前缀。

一个用户连接到数据库后，可以在这个数据库中创建多个模式。可以使用DatabaseName.SchemaName.TableName或者SchemaName.TableName来访问一个表。

默认情况下访问public模式下的表，可以不用添加模式名前缀。

10、清理

代码语言：javascript复制
l
drop  database **；
du
drop user ***；
db
drop tablespace ***;

墨天轮原文链接：https://www.modb.pro/db/146613?sjhy（复制链接至浏览器查看)

关于作者

陈家睿，云和恩墨MySQL技术顾问,拥有MySQL OCP、PGCE、OBCA、SCDP证书，长期服务于电信行业。现负责公司MySQL数据库、分布式数据库运维方面的技术工作；热衷于运维故障处理、备份恢复、升级迁移、性能优化的学习与分享。

数据库 sql c++ postgresql 云数据库postgresql

0 人点赞