面试官：谈谈你对PG体系结构的理解？

今天本文主要从日志文件、参数文件、控制文件、数据文件、redo日志(WAL)、后台进程这六个方面来介绍一下PostgreSQL的架构。

架构

PostgreSQL的主要架构如下：

一、日志文件

1. 日志文件种类

• $PGDATA/log 运行日志(pg10之前为$PGDATA/pg_log)
• $PGDATA/pg_wal 重做日志(pg10之前为$PGDATA/pg_xlog)
• $PGDATA/pg_xact 事务提交日志(pg10之前为$PGDATA/pg_clog)
• 服务器日志，可以在启动的时候指定，比如pg_ctl start -l ./alert.log

2.  运行日志

运行日志主要相关的参数如下，默认没有开启的话没有log目录，开启后会自动生成。

3. 事务日志pg_xact

pg_xact是事务提交日志，记录了事务的元数据。默认开启。内容一般不能直接读。

4. 服务器日志

如果用pg_ctl启动的时候没有指定-l参数来指定服务器日志，错误可能会输出到cmd前台。服务器日志记录了数据库的重要信息。

lsof或许可以过滤出在写的日志文件

$lsof -c postgres| grep REG | grep -v /usr | grep -v /dev | grep -v /SYS 

二、参数文件

1. postgresql.conf

pg的主要参数文件，有很详细的说明和注释，和Oracle的pfile，MySQL的my.cnf类似。默认在$PGDATA下。很多参数修改后都需要重启。9.6之后支持了alter system来修改，修改后的会存在$PGDATA/postgresql.auto.conf下，可以reload或者 restart来使之生效。

主要的参数如下：

2. pg_hba.conf

这个是黑白名单的设置。文件里有详细的参数说明，默认参数如下：

• type 列有local，host，hostssl，hostnossl四种。local是本地认证
• database 可以是all，或者指定的数据库
• user列可以是all，或者具体的用户
• address 可以是ip或者网段
• method比较重要，有"trust", "reject", "md5", "password", "scram-sha-256", "gss", "sspi", "ident", "peer", "pam", "ldap", "radius" or "cert"这么多可选。trust是免密登录;reject是黑名单拒绝;md5是加密的密码;password是没有加密的密码;ident是Linux下PostgreSQL默认的local认证方式，凡是能正确登录服务器的操作系统用户(注：不是数据库用户)就能使用本用户映射的数据库用户不需密码登录数据库

3. pg_ident.conf

pg_ident.con是用户映射配置文件。结合pg_hba.connf中，method为ident可以用特定的操作系统用户和指定的数据库用户登录数据库。如下：

pg_ident.conf如下：

pg_hba.conf如下：

三、控制文件

1. 控制文件位置

$PGDATA/global/pg_control 

控制文件在数据库目录的global目录下。控制文件记录了数据库的重要信息。

2. 查看控制文件

pg_controldata可以查看控制文件的内容

$ pg_controldata $PGDATA 
pg_control version number: 1100 
Catalog version number: 201809051 
Database system identifier: 6684270596680436587 #dbid 
Database cluster state: in production # primary 
pg_control last modified: Thu 16 May 2019 02:26:37 PM CST 
Latest checkpoint location: 0/48812A0 
Latest checkpoint's REDO location: 0/4881268 #redo 位置 
Latest checkpoint's REDO WAL file: 000000010000000000000001 #wal文件号 
Latest checkpoint's TimeLineID: 1 
Latest checkpoint's PrevTimeLineID: 1 
Latest checkpoint's full_page_writes: on 
Latest checkpoint's NextXID: 0:572 #下一个事务id 
Latest checkpoint's NextOID: 16388 #下一个OID 
..... 

controlfile记录了数据库运行的一些信息，比如数据库id，是否open，wal的位置，checkpoint的位置，等等。controlfile是很重要的文件，数据库部署和调整。

四、数据文件

1. page

pg中，每个索引和表都是一个单独的文件，pg中叫做page。默认是每个大于1G的page会被分割pg_class.relfilenode.1这样的文件。

Page默认大小为8KB，最大32KB，一个数据块中可存放多行的数据。块中的结构如下图：

块头记录了如下信息：

• 块的checksum值
• 空闲空间的起始位置和结束位置
• 特殊数据的起始位置
• 其他一些信息
• 行指针是一个32bit的数字，具体结构如下：
• 行内容的偏移量，占15bit;
• 指针的标记，占2bit;
• 行内容的长度，占15bit。

行指针中表示行内容的偏移量是15bit，能表示的最大偏移量是2^15=32768,因此块的最大大小是32768，即32KB。

2. page物理位置

page的物理位置在$PGDATA/BASE/DATABASE_OID/PG_CLASS.RELFILENODE

需要注意的是，pg_class.relfilenode类似dba_objects.data_object_id，truncate表之后relfilenode会变。对应的物理文件名字也会变。

五、WAL日志

1. wal位置

wal在$PGDATA/pg_wal下。10之前为pg_xlog

2. wal命名格式

文件名称为16进制的24个字符组成，每8个字符一组，每组的意义如下

3. 手动切换WAL日志的命令

在PG10之前：

highgo=# select pg_switch_xlog(); 
 pg_switch_xlog  
---------------- 
 0/B000C48 
(1 row) 

在PG10之后：

highgo=# select pg_switch_wal(); 
 pg_switch_wal  
---------------- 
 0/B000C48 
(1 row) 

六、后台进程

pg后台进程说明如下：