【赵渝强老师】PostgreSQL的物理存储结构

PostgreSQL在执行initdb的数据库集群初始化时会指定一个目录。该目录通过环境变量$PGDATA来表示。当数据库集群初始化完成后，会在这个目录生成相关的子目录以及一些文件。这些生成的文件就是PostgreSQL的物理存储结构中的文件。如下图所示。

如上图所示，环境变量$PGDATA指向的目录就是/home/postgres/training/pgsql/data。

下表说明了其中的每个目录的功能与作用。

PostgreSQL数据库的物理存储结构主要是指硬盘上存储的文件，包括：数据文件、日志文件、参数文件、控制文件、WAL预写日志文件等等。

一、数据文件

顾名思义，数据文件用于存储数据，文件名以oid命名。对于超出1G的数据文件，PostgreSQL会自动将其拆分为多个文件来存储，而拆分的文件名将由pg_class中的relfilenode字段来决定。

二、日志文件

PostgreSQL的日志文分为运行日志、WAL预写日志、事务日志和服务器日志。下面分别进行介绍。

2.1 运行日志（pg_log）

在默认的情况下，运行日志没有开启。通过查看主postgresql.conf文件的配置可以看到相关的参数设置，开启后会自动生成该日志文件。运行时日志一般是记录数据库服务器与数据库的状态，比如各种错误信息、定位慢查询SQL、数据库的启动关闭信息、发生检查点过于频繁等的告警信息等等。该日志有.csv格式和.log格式，建议使用.csv格式。

2.2 WAL预写日志（pg_xlog）

pg_xlog 这个目录是记录的Postgresql的WAL信息。WAL是Write Ahead Logging的缩写，即预写日志，它是保证数据完整性的一种标准方法。简单来说就是在PostgreSQL数据库中要对数据文件进行修改时必须先写入WAL日志信息，即当WAL日志记录完成了持久化，刷新到永久储存之后才能更改数据文件。根据这个原则就不需要在每次提交事务的时候都刷新数据到磁盘。因为当数据库出现宕机发生数据丢失时，可以重新执行WAL日志来达到恢复数据库的目的。因此WAL日志也可以叫做redo重做日志，因为任何没有写到数据文件上的改动都可以根据日志记录进行重做。在默认的情况下，单个WAL预写日志文件的大小是16M，通过参数wal_segment_size决定。

2.3 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。默认存储在目录$PGDATA/pg_xact/。

2.4 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。下图展示了在启动数据库服务器时，使用“-l”参数生成的服务器日志文件，它记录了数据库的重要信息。

三、控制文件

控制文件记录了数据库运行时的一些信息，比如数据库oid、是否是打开状态、WAL的位置、检查点的信息等等。PostgreSQL的控制文件是很重要的数据库文件。控制文件默认保存在$PGDATA/global/pg_control目录下。

四、参数文件

PostgreSQL数据库的参数文件主要包括四个，它们分别是postgresql.conf、pg_hba.conf、pg_ident.conf和postgresql.auto.conf。