【赵渝强老师】高斯数据库（openGauss）的物理存储结构
在openGauss数据库集群初始化的时候会创建一个目录，通常都会使用系统配置相关的环境变量$PGDATA来表示。当数据库初始化完成后，会在这个目录生成相关的子目录以及一些文件。下图就是openGauss数据库的物理结构：
openGauss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，视频讲解如下：
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下面分别进行介绍。
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，openGauss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。通过下面的步骤可以确定表所对应的数据文件。
（1）查看数据库的oid。
openGauss=# select oid,datname from pg_database;
# 输出的信息如下：
oid | datname
-------+-----------
1 | template1
16384 | school
16420 | finance
14809 | template0
16470 | scott
14814 | postgres
(6 rows)
（2）查询前面创建的testtable1表的OID。
openGauss=# select oid,relname,relkind,relfilenode from pg_class where relname ='testtable1';
# 输出的信息如下：
oid | relname | relkind | relfilenode
-------+------------+---------+-------------
16517 | testtable1 | r | 16517
(1 row)
16517是表testtable1的OID。
（3）查看表空间mydemotbs对应的目录，如下图所示。
日志文件
openGauss的日志文分为运行日志、WAL预写日志和服务器日志。下面分别进行介绍。
运行日志（pg_log）
在默认的情况下，openGauss开启了运行日志。通过查看主postgresql.conf文件的配置可以看到相关的参数设置。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。因为.csv格式一般会按大小和时间自动切割。pg_log是可以被清理删除、压缩打包或者转移，同时不影响数据库的正常运行。当有遇到数据库无法启动或者更改参数没有生效时，第一步就可以查看运行时日志。下图展示了主参数文件postgresql.conf中关于运行日志的配置参数。
WAL预写日志（pg_xlog）
pg_xlog 这个目录是记录的openGauss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openGauss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。openGauss数据库使用WAL优势主要有以下两个方面：
-
首先，由于在数据库数据发生变更时会先将WAL日志缓冲区中的重做日志写入磁盘，因此即使在数据库发生宕机时，数据缓冲区中的数据还没有全部写入到永久存储中的情况下，也可以通过磁盘上的WAL日志信息来恢复数据库丢失的数据；
-
其次，在提交事务操作时仅仅是把WAL日志写入到磁盘上，并不会将数据刷新到磁盘。因此，从I/O次数来说，刷新WAL日志的次数要比刷新数据文件的次数少得多；从IO花销来说，WAL刷新是连续I/O，而数据刷新是随机I/O，因此，WAL刷新花销小得多。
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。
openGauss=# show wal_segment_size;
wal_segment_size
------------------
16MB
(1 row)
服务器日志
如果用_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。使用“-l”参数将生成的服务器日志文件，它记录了数据库的重要信息。
gs_ctl -D data/single_node/ -l logfile start
下图展示了在启动数据库服务器时，产生的服务器日志文件。
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。openGauss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，可以使用命令bin/pg_controldata查看控制文件的内容，具体的操作步骤如下：
（1）进入openGauss的安装目录。
cd /home/postgres/training/gaussdb
（2）执行命令查看控制文件的内容。
[postgres@opengauss gaussdb]$ pg_controldata data/single_node
# 输出的信息如下：
pg_control version number: 923
Catalog version number: 201611171
Database system identifier: 3423487896412314
Database cluster state: in production
pg_control last modified: 2024年10月07日 星期一 01时33分26秒
Latest checkpoint location: 0/4002600
Prior checkpoint location: 0/40024E0
Latest checkpoint's REDO location: 0/4002580
Latest checkpoint's TimeLineID: 1
Latest checkpoint's full_page_writes: off
Latest checkpoint's NextXID: 15853
Latest checkpoint's NextOID: 16525
Latest checkpoint's NextMultiXactId: 2
Latest checkpoint's NextMultiOffset: 0
Latest checkpoint's oldestXID: 11555
Latest checkpoint's oldestXID's DB: 14809
Latest checkpoint's oldestActiveXID: 15853
Latest checkpoint's remove lsn: 0/1
Time of latest checkpoint: 2024年10月07日 星期一 01时33分26秒
Minimum recovery ending location: 0/0
Backup start location: 0/0
Backup end location: 0/0
End-of-backup record required: no
Current wal_level setting: hot_standby
Current max_connections setting: 250
Current max_prepared_xacts setting: 200
Current max_locks_per_xact setting: 256
Maximum data alignment: 8
Database block size: 8192
Blocks per segment of large relation: 131072
WAL block size: 8192
Bytes per WAL segment: 16777216
Maximum length of identifiers: 64
Maximum columns in an index: 32
Maximum size of a TOAST chunk: 1996
Date/time type storage: 64-bit integers
Float4 argument passing: by value
Float8 argument passing: by value
Database system TimeLine: 9
参数文件
openGauss数据库的参数文件主要包括三个，它们分别是postgresql.conf、pg_hba.conf和pg_ident.conf。下表对这三个参数文件的作用分别进行了介绍。
浙公网安备 33010602011771号