PostgreSQL vacuum原理—vacuum揭秘

    在前面兩個章節中，我們講了vacuum的一些重要引數“PostgreSQL vacuum原理一功能與引數”以及PG發起vacuum的流程“PostgreSQL vacuum原理—啟動機制”。這個章節我們重要講下vacuum 的實現，

主要分為vacuum full和lazy vacuum。

 

1.vacumm full

    vacuum full會鎖表和索引，而且是“AccessExclusiveLock”級別的。其實vacuum full會重建整個表，這個的功能實現在cluster.c檔案中，因為其行業相當於是一個cluster重建的一個變種。

建臨時表階段：PG會新表一個以”pg_temp_%u”的臨時表，臨時表繼承老表所有屬性。”%u”是老表的OID。如果使用者表有名字與這個臨時表相同的，那麼就會失敗。另外臨時表的OID是relfilenode。 這個階段，會對pg_class申請“RowExclusiveLock”鎖，因為需要插入條目；也會做表名檢查，檢查是否與現有表名衝突。

copy資料階段：然後將原來的資料copy到temp表中。對臨時表，老表以及索引都以“AccessExclusiveLock”模式開啟。另外對於toast，只是lock，不開啟。在這個過程中完成Dead Tuple的清理。

swap表階段：最後做一個swap table操作，新表將老表替換掉。交換隻是將物理檔案進行交換。reltablespace和relfilenode進行交換，會對pg_class再次申請“RowExclusiveLock”鎖。

重建索引階段：是在交換之後完成的，重建索引時，會更新一些統計資訊。對錶申請“ShareLock”鎖。

刪除臨時表階段：索引重建完成後，將帶有老物理檔案的新臨時表進行刪除。

 

 

2. lazy vacumm

    PG在lazy vaccum之前，會先判斷此次vacuum是full scan還是part scan。判斷靠vacuum_freeze_table_age引數，它只與newest xid和relfrozenxid比較，

公式為：relfrozenxid < newestxid - vacuum_freeze_table_age

演變後：vacuum_freeze_table_age < newestxid - relfrozenxid

vacuum_freeze_table_age預設值為150million。因此如果一個表在pg_class中的relfrozenxid比newestxid小150million時，就會觸發全表掃描，完成後更新pg_class中的relfrozenxid。

vacuum_freeze_table_age的最大值是0.95*autovacuum_freeze_max_age。

新的凍結relfroenxid的計算需要靠以下公式的運算結果來判斷：

oldestXmin – vacuum_freeze_min_age

上面公式演變後成： autovacuum_freeze_max_age - vacuum_freeze_min_age < newest xid – oldestXmin

relfrozenxin取值？	公式成立	公式不成立
full scan	oldestXmin，說明oldestXmin過老	oldestXmin-vacuum_freeze_min_age，如果是負值，返回3
part scan	0	0

從上面可以知道，part scan是不會更新pg_class中的relfrozenxid值的，只有full scan會去更新。原因很簡單，part scan實際上只是清理dead tuple,FSM(Free Space Map)和標記visibility map。
預設情況下，autovacuum_freeze_max_age 的值為200million，vacuum_freeze_min_age 為50million。那也就是說oldest xid與newest xid的差距不能大於150million。

否則，PG就認為oldestXmin已經太老了，就會提示使用者儘量關閉事務，以免發生xid迴圈使用的問題（wraparound transaction xid）。

對於一個系統，如果每秒事務量為1W tps，可以支援15000秒，也就是4個小時左右。vacuum_freeze_min_age 的最大值不能超過autovacuum_freeze_max_age/2，也就是100million。

 對於multixid的凍結，也是同樣的計算方法，只不過autovacuum_multixact_freeze_max_age的值為400million，

PG用這個方法，完美解決了wraparound 問題。