PostgreSQL vacuum原理一功能與引數

從上篇“PostgreSQL MVCC 原始碼實現”中，我們知道，PG並沒有像Oracle那樣的undo來存放舊版本；而是將舊版本直接存放於relation檔案中。那麼帶來的問題就是dead tuple過多，導致relation檔案

不斷增大而帶來空間膨脹問題。為了解決這個問題，PG中引入了vacuum後臺程式，專門來清理這些dead tuple，並回縮空間。當然vacuum的作用不僅在此，它還有以下其它功能：

一、vacuum的功能

1.回收空間

    這個通常是大家最容易想起來的功能。回收空間，將dead tuple清理掉。但是已經分配的空間，一般不會釋放掉。除非做vacuum full，但是需要exclusive lock。一般不太建議，因為如果表最終還是會漲到

這個高水位上，經常做vacuum full意義不是非常大。一般合理設定vacuum引數，進行常規vacuum也就夠了。

2.凍結tuple的xid

   PG會在每條記錄（tuple）的header中，存放xmin,xmax資訊(增刪改事務ID)。transactionID的最大值為2的32次，即無符整形來表示。當transactionID超過此最大值後，會迴圈使用。

這會帶來一個問題：就是最新事務的transactionID會小於老事務的transactionID。如果這種情況發生後，PG就沒有辦法按transactionID來區分事務的先後，也沒有辦法實現MVCC了。因此PG用vacuum後臺程式，

按一定的週期和演算法觸發vacuum動作，將過老的tuple的header中的事務ID進行凍結。凍結事務ID，即將事務ID設定為“2”（“0”表示無效事務ID；“1”表示bootstrap，即初始化；“3”表示最小的事務ID）。PG認為被凍結的事務ID比任何事務都要老。這樣就不會出現上面的這種情況了。

3.更新統計資訊

    vacuum analyze時，會更新統計資訊，讓PG的planner能夠算出更準確的執行計劃。autovacuum_analyze_threshold和autovacuum_analyze_scale_factor引數可以控制analyze的觸發的頻率。

4.更新visibility map

在PG中，有一個visibility map用來標記那些page中是沒有dead tuple的。這有兩個好處，一是當vacuum進行scan時，直接可以跳過這些page。二是進行index-only scan時，可以先檢查下visibility map。這樣減少fetch tuple時的可見性判斷，從而減少IO操作，提高效能。另外visibility map相對整個relation，還是小很多，可以cache到記憶體中。

二、vacuum引數介紹

autovacuum有好多引數，用來控制其行為，大致有以下幾個：

• autovacuum：預設為on，表示是否開起autovacuum。預設開起。特別的，當需要凍結xid時，儘管此值為off，PG也會進行vacuum。
• autovacuum_naptime：下一次vacuum的時間，預設1min。 這個naptime會被vacuum launcher分配到每個DB上。autovacuum_naptime/num of db。
• log_autovacuum_min_duration：記錄autovacuum動作到日誌檔案，當vacuum動作超過此值時。 “-1”表示不記錄。“0”表示每次都記錄。
• autovacuum_max_workers：最大同時執行的worker數量，不包含launcher本身。
• autovacuum_vacuum_threshold:預設50。與autovacuum_vacuum_scale_factor配合使用， autovacuum_vacuum_scale_factor預設值為20%。當update,delete的tuples數量超過autovacuum_vacuum_scale_factor*table_size+autovacuum_vacuum_threshold時，進行vacuum。如果要使vacuum工作勤奮點，則將此值改小。

• autovacuum_analyze_threshold:預設50。與autovacuum_analyze_scale_factor配合使用, autovacuum_analyze_scale_factor預設10%。當update,insert,delete的tuples數量超過autovacuum_analyze_scale_factor*table_size+autovacuum_analyze_threshold時，進行analyze。

• autovacuum_freeze_max_age和autovacuum_multixact_freeze_max_age：前面一個200 million,後面一個400 million。離下一次進行xid凍結的最大事務數。
• autovacuum_vacuum_cost_delay：如果為-1，取vacuum_cost_delay值。
• autovacuum_vacuum_cost_limit：如果為-1，到vacuum_cost_limit的值，這個值是所有worker的累加值。

基於代價的vacuum引數:

• vacuum_cost_delay ：計算每個毫秒級別所允許消耗的最大IO，vacuum_cost_limit/vacuum_cost_dely。 預設vacuum_cost_delay為20毫秒。
• vacuum_cost_page_hit ：vacuum時，page在buffer中命中時，所花的代價。預設值為1。
• vacuum_cost_page_miss：vacuum時，page不在buffer中，需要從磁碟中讀入時的代價預設為10。 vacuum_cost_page_dirty：當vacuum時，修改了clean的page。這說明需要額外的IO去刷髒塊到磁碟。預設值為20。
• vacuum_cost_limit：當超過此值時，vacuum會sleep。預設值為200。

把上面每個cost值調整的小點，然後把limit值調的大些，可以延長每次vacuum的時間。這樣做，如果在高負載的系統當中，可能IO會有所影響，因vacuum。但是對於表物理儲存空間的增長會有所減緩。

在下一篇重點將在原始碼實現上。