PostgreSQL存储管理体系结构学习笔记2

1.表和元组的组织方式

在PostgreSQL中，同一个表中的元组按照创建顺序依次插入到表文件中。元组之间不进行关联，这样的表文件称之为堆文件。PostgreSQL系统中包含了四种堆文件：普通堆，临时堆，序列，TOAST表。尽管这几种堆文件功能各异，但在底层的文件结构却是相似的：每个堆文件都是由多个文件块组成，在物理磁盘中的存储形式如下图所示：

其中PageHeaderData是长度为20字节的页头数据，包含文件块的一般信息

Linp是ItemIdData类型的数组，ItemIdData类型由lp_off、lp_flags和lp_len三个属性组成。

Freespace是指未分配的空间。

Special space是特殊空间，用于存放与索引方法相关的特定数据。

2.磁盘管理器

磁盘管理器是SMGR的一种具体实现，它对外提供了管理磁盘介质的接口，其主要实现在文件md.c中。磁盘管理器并非对磁盘上的文件直接进行操作，而是通过VFD机制来进行文件操作。

3.VFD机制

在操作系统中，当一个进程创建或是打开一个文件时，操作系统会为该文件分配一个唯一文件描述符，并通过该文件描述符来唯一标识和操作该文件。由于每个操作系统都对一个进程能打开的文件数加以限制，因此进程能获得的文件描述符是有限的。对于经常需要打开很多文件的数据库进程来说，很容易就会超过操作系统对于文件描述符数量的限制。为了解决这个问题，在PostgreSQL中使用了虚拟文件描述符机制（VFD）。以下为Vfd的数据结构：

typedef struct vfd

{

    int         fd;             /* current FD, or VFD_CLOSED if none */

    unsigned short fdstate;     /* bitflags for VFD's state */

    ResourceOwner resowner;     /* owner, for automatic cleanup */

    File        nextFree;       /* link to next free VFD, if in freelist */

    File        lruMoreRecently;    /* doubly linked recency-of-use list */

    File        lruLessRecently;

    off_t       fileSize;       /* current size of file (0 if not temporary) */

    char       *fileName;       /* name of file, or NULL for unused VFD */

    int         fileFlags;      /* open(2) flags for (re)opening the file */

    mode_t      fileMode;       /* mode to pass to open(2) */

} Vfd;