59.6. 数据库页布局

本节对PostgreSQL中表和索引使用的页格式进行介绍。[1] 序列表和TOAST表的格式与普通表类似。

下面说明一下，一个字节假定为包含8个比特位。另外， 术语项为存储在页上的一个独立数据值。 在表中，一项是一行；在索引中，一项为一个索引条目。

每个表和索引存储为页的数组，页的大小固定 （通常 8 kB，不过当编译服务器的时候，可以选择不同的页大小）。 在表中，所有的页是逻辑等价的，所以一个特殊项（行） 可以存储在任意页。在索引中，第一页通常保留为持有控制信息的元页， 这里可以有不同类型的索引页，这依赖于索引访问方法。

表 59-2为一个页的整体布局，每页有5部分。

每页的前24个字节构成一个页头（PageHeaderData）。 在表 59-3有它的详细格式。 前两个字段跟踪该页最近的WAL条目。 下边的一个2字节的字段包含标志位。 随后有3个2字节整数字段（pd_lower, pd_upper, 和pd_special）。 这些字段分别表示从页开始位置至未分配空间的开始，未分配空间的结束， 专用空间的开始处的偏移字节数。页头中随后的2字节，pd_pagesize_version， 存储页大小和版本指示符。 从PostgreSQL 8.3开始版本编号是4； PostgreSQL 8.1和8.2使用版本编号3； PostgreSQL 8.0使用版本编号2； PostgreSQL 7.3和7.4使用版本编号1； 先前发布版本使用版本编号0。（在大多数这些版本中，基本的页布局和头格式没有变化，但是堆的行头有变化.） 页面的大小基本上只用于交叉检查；在安装的版本中， 不支持多种页面大小。最后一个字段是个提示，显示是否整理页可能是有利的，它跟踪该页上最旧的未整理的XMAX。

在src/include/storage/bufpage.h可以找到所有的详细信息。

紧挨着页头的是项标识符（ItemIdData），每个4字节。 一个项标识符包含一个到项开始的字节偏移， 其长度以字节计，和一些影响它解释的属性位。 新项标识符需要从未分配空间的开始处分配。 可以通过查看pd_lower来确定项标识符的数量，分配新的项标识符时， pd_lower会随之增加。因为一个项标识符从来不移动直到释放了它，即使为了紧凑空闲空间，项本身被移除，引用该项的索引可以长期被使用。实际上， PostgreSQL创建的每个指向项的指针（ItemPointer，也称之为CTID，是由页号和项标识符索引组成的。

项本身从未分配空间的结尾处开始反向存储。确切的结构取决于包含什么表。 表和序列两者都使用一个名为HeapTupleHeaderData的结构，下面描述。

最后的段是"特殊段"，其可以包含任何想存放访问方法。 例如，b-tree索引存储指向该页左右兄弟的连接，以及相应索引结构的一些其它数据。 普通表不使用特殊段 （通过设置pd_special等于页大小来表示）。

所有表的行结构相同。有个固定大小的头（在大多数机器占用23字节）， 随后一个可选的NULL位图项，对象ID字段和用户数据。 该头的详细信息见表 59-4。 实际的用户数据（行中的列）从t_hoff表示的偏移量开始， 它必须始终是平台的MAXALIGN的倍数。 仅在t_infomask设置了HEAP_HASNULL位时，NULL位图才存在。 如果它存在，它就开始于固定头的后面，占用足够的字节，每数据列一位。 （总共t_natts位） 在这个位列表中，1位表示非空， 0 表示空。 仅在t_infomask设置了HEAP_HASOID位时，对象ID 才存在。 如果存在，它将出现在t_hoff边界前。任何使 t_hoff 为MAXALIGN倍数的填充将出现在NULL位图和对象ID之间。（反过来又保证对象ID得到恰当的对齐）

在src/include/access/htup.h可以找到所有的详细信息。

对实际数据的解析只能通过从其它表获取信息来做，大多来自于pg_attribute， 表示字段位置的键值是attlen和attalign。 没有直接获取特定字属性的方法，除非只有固定宽度的字段并且没有空值。 所有这些策略被封装在函数heap_getattr、fastgetattr 和heap_getsysattr中。

要读取数据你需要逐次检查每个属性。首先依据NULL位图检查字段是否为NULL， 如果是，跳到下一个，然后确定你已经右对齐；如果字段是固定宽度的， 那么所有的字节被简单地放置，如果它是变长的字段（attlen = -1） 那么它是一个更复杂的位。所有变长数据类型共享通用的头结构struct varlena， 其包括存储值的总长度和一些标志位。 依赖这些标志，可以判断数据是行内或在一个TOAST表，也可能是压缩的。 （参阅第 59.2 节）