Postgresql資料庫體系結構-程序和記憶體結構

資料庫體系結構-程序和記憶體結構（Process and Memory Architecture）

• 程序結構

伺服器程序postmaster

背景工作程序

後端程序

• 記憶體結構

本地記憶體區

work_mem

maintenance_work_mem

temp_buffers

共享記憶體區

shared buffer pool

WAL buffer

commit log

• 資料庫啟動過程
• 資料庫連接配接過程

PostgreSQL是一個client/server架構rdbms，一個伺服器上運作多個程序。

1、程序結構

Postgres Server Process（postmaster）

--pg的主程序，也是父程序，後端程序和背景工作程序都是由server process fork派生出來；同時具有監聽的功能

Background Processes

--背景工作程序，實作資料庫的功能及管理

logger process

--日志收集程序，将日志資訊輸出到日志檔案

checkpointer process

--檢查點程序，執行檢查點

writer process

--背景寫程序，将shared buffer中的資料寫入磁盤

wal writer process

--背景wal日志寫程序，将walbuffer中的日志流寫入磁盤

autovacuum launcher process

--自動清理程序，清理版本資料，向postmaster主程序申請調用autovacuum程序

archiver process

--歸檔程序，歸檔wal日志

stats collector process

--統計資訊收集進（pg_stat_database、pg_stat_activity）

logical replication，wal sender process等其他程序

backed process

--後端程序求，用來處理用戶端連接配接請服務

pg postgres [local] idle

--本地登陸程序

pg postgres 192.168.6.1(53171) idle

--遠端登陸程序

pg postgres 192.168.6.1(51846) idle intransaction

--遠端登陸程序，程序中事務未完成

eg 
[root@pg ~]# pstree -ap |grep post |grep -v grep
|-postmaster,889 -D /opt/postgres/data
| |-postmaster,906 
| |-postmaster,990 
| |-postmaster,991 
| |-postmaster,992 
| |-postmaster,993 
| |-postmaster,994 
| |-postmaster,995 
| |-postmaster,996
| |-postmaster,1249 
| |-postmaster,1301
| `-postmaster,1428`
[root@pg ~]# ps -ef |grep postgres |grep -v grep
pg 889 1 0 09:44 ? 00:00:00 /opt/postgres//bin/postmaster -D /opt/postgres/data
pg 906 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: logger process 
pg 990 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: checkpointer process 
pg 991 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: writer process 
pg 992 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: wal writer process 
pg 993 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: autovacuum launcher process 
pg 994 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: archiver process 
pg 995 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: stats collector process 
pg 996 889 0 09:44 ? 00:00:00 postgres: bgworker: logical replication launcher 
pg 1249 889 0 09:51 ? 00:00:00 postgres: pg postgres [local] idle
pg 1301 889 0 10:18 ? 00:00:00 postgres: pg postgres 192.168.6.1(51846) idle in transaction
pg 1428 889 0 11:03 ? 00:00:00 postgres: pg postgres 192.168.6.1(53171) idle
[root@pg ~]# 
以上以看出，postmaster fork出其他的程序，其中包括必可須的背景服務程序和後端程序。
注意：
由于所有程序都是由postmster程序派生出來的，不能對程序進行kill操作，否則會造成postmaster重新開機，也就是資料庫重新開機
殺死後端程序需要使用函數pg_terminate_backend(apid int)
如：
postgres=# select pg_terminate_backend(1301);
pg_terminate_backend 
----------------------
t
(1 row)
postgres=#            

2、記憶體結構

• Local memory area

  --每個後端程序自己使用，主要用于查詢

work_mem

--用于存放排序和hash結果

maintenance_work_mem

--管理工作使用的記憶體，如VACUUM

temp_buffers

--存儲臨時表

• Shared memory area

  --所有程序共同使用，啟動資料庫後配置設定的記憶體

shared buffer pool

--存放page，資料庫所有操作都在此記憶體完成

WAL buffer

--存放wal日志流

commit log

--存放事務狀态

記憶體大小有參數控制
postgres=# select name,setting,source from pg_settings where name like '%work_mem%';
name | setting | source 
----------------------+---------+---------
autovacuum_work_mem | -1 | default
maintenance_work_mem | 65536 | default
work_mem | 4096 | default
(3 rows)
postgres=# select name,setting,source from pg_settings where name like '%buffer%';
name | setting | source 
----------------+---------+--------------------
shared_buffers | 16384 | configuration file
temp_buffers | 1024 | default
wal_buffers | 512 | override
(3 rows)
知道以上記憶體的作用，進行參數調優           

3、資料庫啟動過程

start資料庫後，首先啟動Postgres Server Process（postmaster），然後配置設定共享記憶體，配置設定記憶體後啟動必須的背景工作程序，postmaster監聽一個端口，等待用戶端連接配接請求

4、用戶端連接配接過程

用戶端程序申請連接配接資料庫，postmaster監聽連接配接，通過連接配接認證後，fork出背景程序backend process代替用戶端程序操作資料庫