悄悄放一張：
postgresql運維技術
本章總結了postgresql的程序架構和記憶體架構。
postgresql是乙個客戶端/伺服器型別的關聯式資料庫管理系統，具有多程序架構，執行在單個主機上。
多個程序協同管理乙個資料庫集群通常被稱為「postgresql server」，它包含以下型別的程序:
backend 程序：每個backend程序處理由連線的客戶機發出的所有查詢和語句。
background 程序:不同的background 程序執行不同特性的程序(例如，vacuum程序和checkpoint程序)，用於資料庫管理。
replication associated 程序:與複製相關的程序負責執行流複製。
background worker 程序：background worker process程序可以執行使用者實現的任何處理。
圖 2.1.postgresql程序架構示例
這張圖顯示了乙個postgresql伺服器的程序:乙個postgres伺服器程序，兩個backend程序，七個background程序和兩個客戶端程序。還演示了資料庫集群、共享記憶體和兩個客戶機程序。
如上所述，postgres伺服器程序是postgresql伺服器中所有程序的父程序。在早期的版本中，它被稱為postmaster。
通過執行帶有start選項的pg_ctl程式，postgres伺服器程序將啟動。然後，它在記憶體中分配乙個共享記憶體區域，啟動各種background程序，必要時啟動與複製相關的程序和background workers程序，並等待客戶機的連線請求。每當收到來自客戶機的連線請求時，它就啟動backend程序。(然後，啟動的backend程序處理連線的客戶端發出的所有查詢。)
backend程序也稱為postgres，由postgres伺服器程序啟動，並處理由乙個連線的客戶機發出的所有查詢。它通過乙個tcp連線與客戶機通訊，並在客戶機斷開連線時終止。
因為它只允許操作乙個資料庫，所以在連線到postgresql伺服器時，必須明確指定想要使用的資料庫。
允許多個客戶端同時連線;配置引數max_connections控制客戶機的最大數量(預設為100)。
如果許多客戶端(如web應用程式)頻繁地重複連線和斷開與postgresql伺服器的連線，這會增加建立連線和建立後端程序的成本，因為postgresql沒有實現本機連線池特性。這種情況會對資料庫伺服器的效能產生負面影響。為了處理這種情況，通常使用池中介軟體(pgbouncer或pgpool-ii)。
表2.1: background 程序
程序描述
background writer
在這個過程中，共享緩衝池中的髒頁會被逐步地定期寫入持久儲存(例如，hdd、ssd)。
checkpointer
負責執行checkpoint。
autovacuum launcher
負責執行autovacuum。
wal writer
該程序定期將wal緩衝區中的wal資料寫入並重新整理到持久儲存中。
statistics collector
在這個過程中，會收集諸如pg_stat_activity和pg_stat_database等統計資訊。
logging collector (logger)
此程序將錯誤訊息寫入日誌檔案。
archiver
在此過程中，將執行歸檔日誌記錄。
postgresql的記憶體體系結構可以分為兩大類:
local memory area 本地記憶體區域——由每個後端程序分配供自己使用。
shared memory area 共享記憶體區域——由postgresql伺服器的所有程序使用。
圖. 2.2. memory architecture in postgresql
每個backend程序分配乙個本地記憶體區域用於查詢處理;每個區域又分為幾個子區域，子區域的大小可以是固定的，也可以是可變的。表2.2列出了主要的子區域。
表 2.2: local memory area
子區域描述
work_mem
executor使用此區域按順序和不同的操作對元組進行排序，並使用merge-join和hash-join操作來連線表。
maintenance_work_mem
某些維護操作(如vacuum, reindex)使用這個區域。
temp_buffers
executor使用此區域儲存臨時表。
共享記憶體區域由postgresql伺服器在啟動時分配。這個區域也被劃分為幾個固定大小的子區域。表2.3列出了主要的子區域。
表 2.3: shared memory area
子區域描述
shared buffer pool
postgresql將表和索引中的頁面從持久儲存載入到這裡，並直接操作它們。
wal buffer
為了保證資料不因伺服器故障而丟失，postgresql支援wal機制。wal data(也稱xlog records)是postgresql中的事務日誌;wal buffer是wal資料寫入持久儲存之前的緩衝區域。
commit log
提交日誌(clog)儲存所有事務(如in_progress,committed,aborted)的狀態，用於併發控制(cc)機制。
除了上面提到的本地記憶體區域和共享記憶體區域，postgresql還分配了如下幾個區域:
子區域用於各種訪問控制機制。(例如，訊號量、輕量級鎖、共享鎖和排他鎖等)
用於各種後台程序的子區域，如checkpointer和autovacuum。
事務處理的子區域，比如儲存點和兩階段提交。
等等。
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