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PHP实战中知识总结 / PgSQL - 进程和内存结构

一、进程结构

从下面的体系结构图可以看出来，PG使用经典的C/S架构，进程架构。在服务器端有主进程、服务进程、子进程、共享内存以及文件存储几大部分。

SIS3.0.60.0 ~ # ps aux | grep postgres
daemon   8384 0.0 0.1 384180 21920 ?    Ss  Nov10  0:10 /home/fantom/party/pgsql/bin/postmaster -D /data/pgsql/ --config-file=/etc/postgresql-13/postgresql.base.conf
daemon   8489 0.0 0.0 226608 1716 ?    Ss  Nov10  0:00 postgres: logger
daemon   8607 0.0 0.3 384348 36544 ?    Ss  Nov10  0:00 postgres: checkpointer
daemon   8608 0.0 0.0 384316 3972 ?    Ss  Nov10  0:01 postgres: background writer
daemon   8609 0.0 0.0 384180 5920 ?    Ss  Nov10  0:02 postgres: walwriter
daemon   8610 0.0 0.0 384912 2828 ?    Ss  Nov10  0:02 postgres: autovacuum launcher
daemon   8611 0.0 0.0 229788 2488 ?    Ss  Nov10  0:07 postgres: stats collector
daemon   8612 0.0 0.0 384724 2392 ?    Ss  Nov10  0:00 postgres: logical replication launcher

1、postmaster

当PG数据库启动时，首先会启动Postmaster主进程。这个进程是PG数据库的总控制进程，负责启动和关闭数据库实例。实际上Postmaster进程是一个指向postgres命令的链接。

SIS3.0.60.0 ~ # ll /home/fantom/party/pgsql/bin/postmaster
lrwxrwxrwx 1 daemon daemon 8 May 25 14:21 /home/fantom/party/pgsql/bin/postmaster -> postgres*

当用户和PG数据库建立连接时，要先与Postmaster进程建立连接，此时客户端进程会发送身份验证消息给Postmaster主进程，Postmaster主进程根据消息进行身份验证，验证通过后，Postmaster主进程会fork出一个会话服务进程为这个用户连接服务。可以通过pg_stat_activity表来查看服务进程的pid

sip=# select pid,usename,client_addr,client_port from pg_stat_activity;
 pid  | usename | client_addr | client_port
--------+----------+-------------+-------------
 43796 | sipadmin | 127.0.0.1  |    45431
 25859 | sipadmin | 127.0.0.1  |    32942
 23895 | sipadmin | 127.0.0.1  |    56456
 ...
(26 rows)

2、background writer

BgWriter进程是把共享内存中的脏页写到磁盘上的进程。它的作用有两个：一是定期把脏数据从内存缓冲区刷出到磁盘中，减少查询时的阻塞；二是PG在定期作检查点时需要把所有脏页写出到磁盘，通过BgWriter预先写出一些脏页，可以减少设置检查点（CheckPoint，数据库恢复技术的一种）时要进行的IO操作，使系统的IO负载趋向平稳。可以通过postgresql.conf文件中以"bgwriter_"开头配置参数来控制

[root@izwz91quxhnlkan8kjak5hz ~]# cat /www/server/data/postgres/postgresql.conf | grep bgwriter_
#bgwriter_delay = 200ms         # 10-10000ms between rounds
#bgwriter_lru_maxpages = 100      # max buffers written/round, 0 disables
#bgwriter_lru_multiplier = 2.0     # 0-10.0 multiplier on buffers scanned/round
#bgwriter_flush_after = 512kB      # measured in pages, 0 disables

3、logger

Logger系统日志进程通过postmaster进程、服务进程和其余辅助进程收集所有的stderr输出，并记录到日志文件中。

#logging_collector = off   # 是否开启日志收集器，当设置为on时启动日志功能；否则，系统将不产生系统日志辅助进程。
# These are only used if logging_collector is on:
#log_directory = 'log'         # 输出日志目录
#log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'    # 文件命名规则
#log_file_mode = 0600          # 日志文件的创建模式,
#log_rotation_age = 1d         # 自动轮转日志文件
#log_rotation_size = 10MB        # 配置日志文件大小，当前日志文件达到这个大小时会被关闭，然后创建一个新的文件来作为当前日志文件

4、checkpointer

检查点是系统设置的事务序列点，设置检查点保证检查点前的日志信息刷到磁盘中。相关参数如下：

[root@izwz91quxhnlkan8kjak5hz ~]# cat /www/server/data/postgres/postgresql.conf | grep checkpoint
#checkpoint_timeout = 5min       # 生成检查点的最大的间隔时间
#checkpoint_completion_target = 0.5   # 参数表示checkpoint的完成目标，系统默认值是0.5,也就是说每个checkpoint需要在checkpoints间隔时间的50%内完成
#checkpoint_flush_after = 256kB     # measured in pages, 0 disables
#checkpoint_warning = 30s        # 0 disables
#log_checkpoints = off

5、WalWriter

预写式日志WAL进程（Write Ahead Log，也称为Xlog），预写日志可以保证数据的完整性；在修改数据之前，数据库会将修改操作记录到磁盘中。这样就不必担心数据未持久化到磁盘导致数据丢失。如果数据库宕机，重启后数据库会读取WAL日志最后一部分重新执行，将数据库恢复为宕机时的状态。WAL日志保存在$PGDATA/pg_wal目录下（在postgresql10之前，是存储在pg_xlog目录下）

6、autovacuum launcher

自动垃圾回收进程。在PostgreSQL中，对数据进行UPDATE或者DELETE操作后，数据库不会立即删除旧版本的数据，而是标记为删除状态。当事务提交后，旧版本的数据已经没有价值了，数据库需要清理垃圾数据腾出空间，而清理工作就是AutoVacuum进程进行的。相关参数如下：

[root@izwz91quxhnlkan8kjak5hz postgres]# cat /www/server/data/postgres/postgresql.conf | grep autovacuum
#autovacuum_work_mem = -1        # min 1MB, or -1 to use maintenance_work_mem
#autovacuum = on            # 是否启动系统自动清理功能，默认值为on
#log_autovacuum_min_duration = -1    # 在规定时长内未完成的vacuum予以记录日志，-1表示禁用，0表示所有的，大于0仅记录超过时间的
#autovacuum_max_workers = 3       # autovacuum最大线程数
#autovacuum_naptime = 1min       # vacuum的间隔时间
#autovacuum_vacuum_threshold = 50    # 达到DML操作（增删改）的最小行数则vacuum
#autovacuum_vacuum_insert_threshold = 1000   # 达到最小新增行数则vacuum
#autovacuum_analyze_threshold = 50   # 激活自动analyze操作的最小行数，analyze有利于对SQL语句进行更精准的plan(这是由于explain用到的pg_class列reltuples and relpages are not updated on-the-fly)
#autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.2  # 表示autovacuum的vacuum操作所需的变更量阈值,当这个表的update/delete的tuple总数大于(pg_class.reltuples*autovacuum_vacuum_scale_factor+autovacuum_vacuum_threshold)时, 触发vacuum操作
#autovacuum_vacuum_insert_scale_factor = 0.2  # fraction of inserts over table
#autovacuum_analyze_scale_factor = 0.1 # 表示autovacuum的analyze操作所需的变更量阈值,当这个表的INSERT/update/delete的tuple总数大于(pg_class.reltuples*autovacuum_analyze_scale_factor+autovacuum_analyze_threshold)时, 触发analyze操作
#autovacuum_freeze_max_age = 200000000 # 指定表上事务的最大年龄，默认为2亿，达到这个阀值将触发 autovacuum进程，从而避免 wraparound。 表上的事务年龄可以通过 pg\_class.relfrozenxid 查询
#autovacuum_multixact_freeze_max_age = 400000000    # maximum multixact age
#autovacuum_vacuum_cost_delay = 2ms   # 运行一次vacuum的时长，如果超过此值则休眠然后起来接着vacuum,当autovacuum进程即将执行时，对vacuum执行cost进行评估，如果超过autovacuum_vacuum_cost_limit的值时，则延迟，这个延迟的时间值即为改成的值.
#autovacuum_vacuum_cost_limit = -1   # autovacuum进程的评估阀值，-1表示使用vacuum_cost_limit值，如果在执行 autovacuum进程期间评估的cost超过autovacuum_vacuum_cost_limit,则autovacuum进程则会休眠