解析PostgreSQL中Oid和Relfilenode的映射问题

作者李传成
中国PG分会认证专家，瀚高软件资深内核研发工程师
https://zhuanlan.zhihu.com/p/342466054

PostgreSQL中的表会有一个RelFileNode值指定这个表在磁盘上的文件名（外部表、分区表除外）。一般情况下在pg_class表的relfilenode字段可以查出这个值，但是有一些特定表在relfilenode字段的查询结果是0，这个博客中将会探究这些特殊表relfilenode的内核处理。

正常表的Relfilenode

当我们创建一张普通表时，在pg_class系统表里可以查询出其relfilenode,可以看出在表刚刚创建时其oid和relfilenode都是16808，在磁盘上也可以查询到16808这个文件。事实上，这个文件存储了我们向表t2插入的数据。

postgres=# create table t2(i int);
CREATE TABLE
postgres=# select oid,relname,relfilenode from pg_class where relname = 't2';
 oid | relname | relfilenode 
-------+---------+-------------
 16808 | t2   |    16808
(1 row)

postgres=# \q
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/bin$ ll ../data/base/12835/16808 
-rw-------+ 1 movead movead 0 12月 31 17:11 ../data/base/12835/16808
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/bin$

在我们对一张表执行truncate，vacuum full等操作后，会重写这个表的数据，会引发这个表relfilenode值的变更。如下测试可以看出truncate之后，t2表的relfilenode从16808变为了16811.

postgres=# truncate t2;
TRUNCATE TABLE
postgres=# select oid,relname,relfilenode from pg_class where relname = 't2';
 oid | relname | relfilenode 
-------+---------+-------------
 16808 | t2   |    16811
(1 row)

postgres=# checkpoint;
CHECKPOINT
postgres=# \q
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/bin$ ll ../data/base/12835/16808
ls: 无法访问'../data/base/12835/16808': 没有那个文件或目录
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/bin$ ll ../data/base/12835/16811
-rw-------+ 1 movead movead 0 12月 31 17:16 ../data/base/12835/16811
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/bin$

Nail表的Relfilenode

postgres=# select oid, relname, relfilenode,reltablespace
from pg_class
where relfilenode = 0 and relkind = 'r'
order by reltablespace;
 oid |    relname    | relfilenode | reltablespace 
------+-----------------------+-------------+---------------
 1247 | pg_type        |      0 |       0
 1255 | pg_proc        |      0 |       0
 1249 | pg_attribute     |      0 |       0
 1259 | pg_class       |      0 |       0
 3592 | pg_shseclabel     |      0 |     1664
 1262 | pg_database      |      0 |     1664
 2964 | pg_db_role_setting  |      0 |     1664
 1213 | pg_tablespace     |      0 |     1664
 1261 | pg_auth_members    |      0 |     1664
 1214 | pg_shdepend      |      0 |     1664
 2396 | pg_shdescription   |      0 |     1664
 1260 | pg_authid       |      0 |     1664
 6000 | pg_replication_origin |      0 |     1664
 6100 | pg_subscription    |      0 |     1664
(14 rows)

postgres=#

上述查询可以看出，从pg_class系统表中查询出的这些表的relfilenode为0。其中pg_type、pg_proc、pg_attribute、pg_class是非共享表，在内核中称他们为Nail表。剩余的表是在pg_global表空间里的共享表。

pg_class表中relfilenode字段的意义是为了告诉程序，某一张表在磁盘上存储的文件名。比如我们查询t2表时，一定会先到pg_class系统表中获取其relfilenode，然后到磁盘找到这个文件，然后打开并扫描。可是如果我们想查询pg_class系统表在磁盘上的文件名时，应该去哪找到它的relfilenode？在PostgreSQL中提供了一组函数接口进行oid和relfilenode的转化。

postgres=# select pg_relation_filenode(1259);
 pg_relation_filenode 
----------------------
        16475
(1 row)

postgres=# select pg_filenode_relation(0,16475);
 pg_filenode_relation 
----------------------
 pg_class
(1 row)

postgres=# select pg_filenode_relation(0,16475)::oid;
 pg_filenode_relation 
----------------------
         1259
(1 row)

postgres=#

通过pg_relation_filenode()可以将oid转化为relfilenode，
通过pg_filenode_relation可以将relfilenode转化为oid.
既然pg_class表中不存储oid和relfilenode的对应关系，那么PostgreSQL是怎么样保存这个映射关系的呢？

Nail表Relfilenode的存储机制

经过研究发现，在数据目录里存在着pg_filenode.map文件，如下所示。

movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/data/base/12835$ ll pg_filenode.map 
-rw-------+ 1 movead movead 512 12月 31 15:10 pg_filenode.map
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/data/base/12835$
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/data/global$ ll pg_filenode.map 
-rw-------+ 1 movead movead 512 12月 31 15:10 pg_filenode.map
movead@movead-PC:/h2/pgpgpg/data/global$

在global目录下的pg_filenode.map文件里存储了shared表的oid和relfilenode的映射关系，12835目录下存储了OID为12835的数据库里nail表的oid和relfilenode的映射关系。
pg_filenode.map文件的结构为：

typedef struct RelMapping
{
  Oid     mapoid;     /* OID of a catalog */
  Oid     mapfilenode;  /* its filenode number */
} RelMapping;

typedef struct RelMapFile
{
  int32    magic;     /* always RELMAPPER_FILEMAGIC */
  int32    num_mappings;  /* number of valid RelMapping entries */
  RelMapping mappings[MAX_MAPPINGS];
  pg_crc32c  crc;      /* CRC of all above */
  int32    pad;      /* to make the struct size be 512 exactly */
} RelMapFile;

结语

这个博客主要阐述了在PostgreSQL中表的oid和relfilenode映射的两种不同表现形式，你只要记住使用pg_relation_filenode()永远会得到正确的结果，从pg_class系统表中查询则可能会得到错误的结果。

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到此这篇关于PostgreSQL中Oid和Relfilenode的映射的文章就介绍到这了,更多相关PostgreSQL中Oid和Relfilenode的映射内容请搜索潘少俊衡以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持潘少俊衡！