1.干货 | PostgreSQL数据表文件底层结构布局分析
2.PostgreSQL14基于源码安装和入门教程
3.PostgreSQL · 源码分析 · 回放分析（一）
4.PostgreSQL源码学习笔记(6)-查询编译
5.PostgreSQL 技术内幕（十七）：FDW 实现原理与源码解析
6.如何在Linux下调试PostgreSQL

干货 | PostgreSQL数据表文件底层结构布局分析

       PostgreSQL提供了稳定、源码优化可靠的源码优化数据存储与管理功能，用户无需深究其底层原理，源码优化只需完成建库、源码优化建表、源码优化插入数据等基本操作，源码优化美拍解析源码数据即可被持久化于PostgreSQL数据库中。源码优化然而，源码优化对于数据存储在磁盘上的源码优化位置、形式以及格式，源码优化我们充满好奇。源码优化本文旨在通过源码分析与实践操作，源码优化深入解析PostgreSQL底层数据的源码优化存储方式。

       在PostgreSQL中，源码优化每个表由一个或多个堆文件表示，源码优化每个文件默认为1GB大小。当文件达到1GB后，PostgreSQL会创建新的堆文件。文件命名遵循特定规则：表OID加上序号ID（从1开始递增）。例如，一个名为student的表对应的堆文件名是。

       数据库和表文件名由OID命名，定义在postgres_ext.h文件中。当数据被存储在PostgreSQL中时，用户插入的数据会依次存储在常规文件中，这些文件被称为堆文件。堆文件有四种类型：普通堆文件、临时堆文件、序列堆文件和TOAST表堆文件。其中，普通堆文件用于常规数据存储。

       在研究表文件之前，需知晓PostgreSQL的数据目录位置，即PGDATA。通过psql命令SHOW DATA_DIRECTORY可以获取。对于关系型数据库，所有表都按数据库进行管理，微交易源码修复即表属于特定数据库。

       在没有数据时，文件大小为0字节。插入数据后，文件大小会增加至8KB。PostgreSQL在向表中插入数据时，以8KB为单位进行管理。文件大小达到1GB后，创建新文件，继续上述过程。

       堆表文件由页组成，页的默认大小为8KB。每个页包含页头、行指针和堆元组。页头数据结构包括页的最后更改的LSN、校验和、位标志、空闲空间的开始和结束位置、特殊空间起始偏移量、页面大小及版本号、可删除的旧XID、行指针数组。

       行指针数组用于索引元组，数组元素个数取决于页中元组的数量。元组结构分为普通数据元组和TOAST元组，用于存储变长数据。普通元组包含堆元组头部、位图和用户存储的数据。头部结构包含事务ID、事务ID、命令ID、元组表示符和元组状态信息。

       为了查看堆表文件的详细信息，PostgreSQL提供扩展功能如pageinspect，可通过SQL命令创建使用。使用page_header()、欺骗防御系统源码get_raw_page()、heap_page_items()等函数可获取页头信息、元组头部信息和数据信息。

       借助工具如hexdump和od，可以将二进制文件转换为十六进制编码，便于分析堆表文件的数据内容。通过分析页头、行指针和元组结构，可以深入了解PostgreSQL表文件的底层布局。

PostgreSQL基于源码安装和入门教程

       PostgreSQL 源码安装入门教程

       本文将引导您在openEuler . LTS-SP3系统上基于源码安装并配置PostgreSQL ，包括操作系统环境设置、网络配置、软件包安装、用户和数据盘创建，以及数据库的初始化、启动和管理。

       1.1 操作系统环境

       安装openEuler后，确保系统安装了bc命令（若缺失，后续会安装）。

       1.2 网络配置

       通过Nmcli配置网络，首先检查并设置网络接口ens的IP地址，无论是自动获取还是静态配置。

       1.3 更新系统与工具安装

       更新软件包并安装bc、vim、tmux和tar等工具，以支持后续操作。

       1.4 用户与数据盘创建

       创建postgres用户和用户组，以及可能的专用数据盘，如NVMe SSD，用于提高性能。

       2. 安装与配置

       2.1 下载与解压

       以root权限下载并解压PostgreSQL 的源代码压缩包。

       2.2 安装与初始化

       按照指导进行编译和安装，初始化数据库并设置启动参数。

       2.3 启动与管理

       启动数据库，登录并创建必要用户、数据库和表空间。分时电价制定源码

       3. 开机自动启动

       3.1 init.d环境

       使用start-scripts中的脚本配置init.d，确保PostgreSQL在系统启动时自动运行。

       3.2 systemd环境

       为PostgreSQL创建systemd服务文件，确保启动和管理的自动化。

       4. psql操作示例

       展示如何使用psql进行数据库操作，包括创建数据库、模式、表和数据插入等。

       5. 远程连接

       讲解如何配置防火墙以允许远程连接。

       通过以上步骤，您将掌握PostgreSQL 的源码安装和基本管理，准备好进行数据管理和应用程序开发。

PostgreSQL · 源码分析 · 回放分析（一）

       在数据库运行中，可能遇到非预期问题，如断电、崩溃。这些情况可能导致数据异常或丢失，影响业务。为了在数据库重启时恢复到崩溃前状态，确保数据一致性和完整性，我们引入了WAL（Write-Ahead Logging）机制。WAL记录数据库事务执行过程，当数据库崩溃时，利用这些记录恢复至崩溃前状态。

       WAL通过REDO和UNDO日志实现崩溃恢复。REDO允许对数据进行修改，UNDO则撤销修改。REDO/UNDO日志结合了这两种功能。除了WAL，还有Shadow Pagging、WBL等技术，但WAL是主要方法。

       数据库内部，日志管理器记录事务操作，缓冲区管理器负责数据存储。当崩溃发生，管理系统网页源码恢复管理器读取事务状态，回放已提交数据，回滚中断事务，恢复数据库一致性。ARIES算法是日志记录和恢复处理的重要方法。

       长时间运行后崩溃，可能需要数小时甚至数天进行恢复。检查点技术在此帮助，将脏数据刷入磁盘，记录检查点位置，确保恢复从相对较新状态开始，同时清理旧日志文件。WAL不仅用于崩溃恢复，还支持复制、主备同步、时间点还原等功能。

       在记录日志时，WAL只在缓冲区中记录，直到事务提交时等待磁盘写入。LSN（日志序列号）用于管理，只在共享缓冲区中检查。XLog是事务日志，WAL是持久化日志。

       崩溃恢复中，checkpointer持续做检查点，加快数据页面更新，提高重启恢复速度。在回放时，数据页面不断向前更新，直至达到特定LSN。

       了解WAL格式和包含信息有助于理解日志内容。PG社区正在实现Zheap特性，改进日志格式。WAL文件存储在pg_wal目录下，大小为1GB，与时间线和LSN紧密关联。事务日志与WAL段文件相关联，根据特定LSN可识别文件名和位置。

       使用pg_waldump工具可以查看日志内容，理解一次操作记录。日志类型包括Standby、Heap、Transaction等，对应不同资源管理器。PostgreSQL 包含种资源管理器类型，涉及堆元组、索引、序列号操作。

       标准记录流程包括：读取数据页面到frame、记录WAL、进行事务提交。插入数据流程生成WAL，复杂修改如索引分裂需要记录多个WAL。

       崩溃恢复流程从控制文件中获取检查点位置，严格串行回放至崩溃前状态。redo回放流程与记录代码高度一致。在部分写问题上，FullPageWrite（FPW）策略记录完整数据页面，防止损坏。WAL错误导致部分丢失不影响恢复，数据库会告知失败。磁盘静默错误和内存错误需通过冗余校验解决。

       本文总结了数据库崩溃恢复原理，以及PostgreSQL日志记录和崩溃恢复实现。深入理解原理可提高数据库管理效率。下文将详细描述热备恢复和按时间点还原（PITR）方法。

PostgreSQL源码学习笔记(6)-查询编译

       查询模块是数据库与用户进行交互的模块，允许用户使用结构化查询语言(SQL)或其它高级语言在高层次上表达查询任务，并将用户的查询命令转化成数据库上的操作序列并执行。查询处理分为查询编译与查询执行两个阶段：

       当PostgreSQL的后台进程Postgres接收到查询命令后，首先传递到查询分析模块，进行词法，语法与语义分析。用户的查询命令，如SELECT，CREATE TABLE等，会被构建为原始解析树，然后交给查询重写模块。查询重写模块根据解析树及参数执行解析分析及规则重写，得到查询树，最后输入计划模块得到计划树。

       整个查询编译的函数调用流程包括查询分析、查询重写与计划生成三个阶段。查询分析涉及词法分析、语法分析与语义分析，分别由Lex与Yacc工具完成。词法分析识别输入的SQL命令中的模式，语法分析找出这些模式的组合，形成解析树。出于与用户交互的考虑，语义分析与重写放在另一个函数处理，以避免在输入语句时立即执行事务操作。Lex与Yacc是词法与语法分析工具，分别通过正则表达式解析与语法结构定义，生成用于分析的C语言代码。

       查询分析由pg_parse_query函数与pg_analyze_and_rewrite函数完成。pg_parse_query处理词法与语法分析，而语义分析与重写在pg_analyze_and_rewrite函数中进行。语义分析需要访问数据库系统表，以检查命令中的表或字段是否存在，以及聚合函数的适用性。

       查询重写核心在于规则系统，存储在pg_rewrite系统表中。规则系统由一系列重写规则组成，包括创建规则、删除规则以及利用规则进行查询重写三个操作。规则系统提供定义、删除规则以及利用规则优化查询的功能。PG中实现多种查询优化策略，包括谓语下滑、WHERE语句合并等，通过动态规划与遗传算法选择代价最小的执行方案。

       查询规划的总体过程包括预处理、生成路径和生成计划三个阶段。预处理阶段消除冗余条件、减少递归层数与简化路径生成。提升子链接与子查询是预处理中的关键步骤，通过将子查询提升至与父查询相同的优化等级，提高查询效率。提升子链接与子查询的函数包括pull_up_sublinks与pull_up_subqueries。

       在路径生成阶段，优化器检查MIN/MAX聚集函数的存在与索引条件，生成通过索引扫描获得最大值或最小值的路径。表达式预处理由preprocess_expression函数完成，包括目标链表、WHERE语句、HAVING谓语等的处理。HAVING子句的提升或保留取决于是否包含聚集条件。删除冗余信息以优化路径生成。

       生成路径的入口函数query_planner负责找到从一组基本表到最终连接表的最高效路径。路径生成算法包括动态规划与遗传算法，分别解决路径选择与状态传递问题。路径生成流程涉及make_one_rel函数，最终生成最优路径并转换为执行计划。

       在得到最优路径后，优化器根据路径生成对应的执行计划。创建计划的入口函数create_plan提供顺序扫描、采样扫描、索引扫描与TID扫描等计划生成。整理计划树函数set_plan_references负责最后的细节调整，优化执行器执行效率。代价估算考虑磁盘I/O与CPU时间，根据统计信息与查询条件估计路径代价。

       查询编译与规划是数据库性能的关键环节。PostgreSQL通过高效的查询分析、重写与规划，生成最优执行计划，显著提高查询执行效率。动态规划与遗传算法等优化策略的应用，确保了查询处理的高效与灵活性。

PostgreSQL 技术内幕（十七）：FDW 实现原理与源码解析

       FDW，全称为Foreign Data Wrapper，是PostgreSQL提供的一种访问外部数据源的机制。它允许用户通过SQL语句访问和操作位于不同数据库系统或非数据库类数据源的外部数据，就像操作本地表一样。以下是从直播内容整理的关于FDW的使用详解、实现原理以及源码解析。

       ### FDW使用详解

       FDW在一定规模的系统中尤为重要，数据仓库往往需要访问外部数据来完成分析和计算。通过FDW，用户可以实现以下场景：

       跨数据库查询：在PostgreSQL数据库中，用户可以直接请求和查询其他PostgreSQL实例，或访问MySQL、Oracle、DB2、SQL Server等主流数据库。

       数据整合：从不同数据源整合数据，如REST API、文件系统、NoSQL数据库、流式系统等。

       数据迁移：高效地将数据从旧系统迁移到新的PostgreSQL数据库中。

       实时数据访问：访问外部实时更新的数据源。

       PostgreSQL支持多种常见的FDW，能够直接访问包括远程PostgreSQL服务器、主流SQL数据库以及NoSQL数据库等多种外部数据源。

       ### FDW实现原理

       FDW的核心组件包括：

       1. **Foreign Data Wrapper (FDW)**：特定于各数据源的库，定义了如何建立与外部数据源的连接、执行查询及处理其他操作。例如，`postgres_fdw`用于连接其他PostgreSQL服务器，`mysql_fdw`专门连接MySQL数据库。

       2. **Foreign Server**：本地PostgreSQL中定义的外部服务器对象，对应实际的远程或非本地数据存储实例。

       3. **User Mapping**：为每个外部服务器设置的用户映射，明确哪些本地用户有权访问，并提供相应的认证信息。

       4. **Foreign Table**：在本地数据库创建的表结构，作为外部数据源中表的映射。对这些外部表发起的SQL查询将被转换并传递给相应的FDW，在外部数据源上执行。

       FDW的实现涉及PostgreSQL内核中的`FdwRoutine`结构体，它定义了外部数据操作的接口。接口函数包括扫描、修改、分析外部表等操作。

       ### FDW源码解析

       FDW支持多种数据类型，并以`Postgres_fdw`为例解析其源码。主要包括定义`FdwRoutine`、访问外部数据源、执行查询、插入、更新和删除操作的逻辑。

       访问外部数据源：通过`postgresBeginForeignScan`阶段初始化并获取连接到远端数据源。

       执行查询：进入`postgresIterateForeignScan`阶段，创建游标迭代器并从其中持续获取数据。

       插入操作：通过`postgresBeginForeignInsert`、`postgresExecForeignInsert`和`postgresEndForeignInsert`阶段来执行插入操作。

       更新/删除操作：遵循与插入操作相似的流程，包括`postgresBeginDirectModify`、`postgresIterateDirectModify`和相应的结束阶段。

       对于更深入的技术细节，建议访问B站观看视频回放，以获取完整的FDW理解和应用指导。

如何在Linux下调试PostgreSQL

        由于工作关系，需要调试postgreSQL源码，恰好同事写了这样一个文档，贴出来共享。在Linux下面调试Postgres，需要进行如下几个步骤

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       åœ¨Linux下面调试Postgres，需要进行如下几个步骤：

       1. 安装Linux操作系统

       æ³¨æ„æŠŠgdb、Emacs或DDD这些开发工具都安装上。如果是在虚拟机上安装，依然需要设置Linux系统的网络环境；另外需要设置文件共享，方便windows下面的postgreSQL源码能在Linux下面访问到。

       2. 安装PostgreSQL

       useradd postgre

       ï¼ˆè‡ªåŠ¨å»ºç«‹ postgre 组；设计人员为了安全考虑，PostgreSQL 不能以root 用户运行，所以必须建立对应的用户和组。）

       è§£åŽ‹åˆ° /usr/local/src

       tar xvfz postgresql-8.4.tar.gz

       cd postgresql-8.4

       ./configure --prefix=/usr/local/pgsql --enable-debug --enable-assert --without-readline --without-zlib

       make

       make install

       chown -R postgre.postgre /usr/local/pgsql

       3. 设置Postgres环境变量（非必须）

       vi ~postgre/.bash_profile

       æ·»åŠ ï¼š

       PGLIB=/usr/local/pgsql/lib

       PGDATA=$HOME/data

       PATH=$PATH:/usr/local/pgsql/bin

       MANPATH=$MANPATH:/usr/local/pgsql/man

       export PGLIB PGDATA PATH MANPATH

       4. 建立数据库

       ä»¥ postgres 用户登录：

       su postgre

       å»ºç«‹æ•°æ®åº“目录：

       mkdir data

       å¯åŠ¨æ•°æ®åº“引擎：

       initdb _D “数据库目录”

       ä¹‹åŽå¯ä»¥æ ¹æ®æç¤ºï¼Œé€šè¿‡psql进入数据库

       5. 构造PostgreSQL调试环境

       å…ˆ psql template1进去，然后

       select pg_backend_pid();

       èŽ·å¾—id，就是gdb后面用到的数字

       gdb /usr/local/pgsql/bin/postgres (pid的数字)

       å¦‚果只使用gdb，全部是命令行界面；而Emac、DDD分别是彩色、黑白用户交互式图形界面。

       6. 使用gdb进行调试