PostgreSQL数据库启动时会启动若干个进程，其中有Postmaster(守护进程)、postgres(服务进程)、syslogger、checkpointer、bgwriter、walwriter等辅助进程
1.进程和内存架构图
Postgresql数据库启动时，先启动一个叫 Postmaster 的主进程。它会fork 出一些辅助子进程，这些辅助子进程各自负责自己的功能。主要辅助子进程如下：
SysLogger（系统日志）进程 #需要打开参数logging_collector=on
BgWriter（后台写）进程
WalWriter（预写式日志）进程
PgArch（归档）进程 #需要打开参数archive_mode=on
AutoVAcuum（系统自动清理）进程
PgStat（统计收集）进程
以下图的版本是PostgreSQL15，其中统计收集被优化了
2.架构详解：
Postmaster进程
Postmaster是守护进程，实际上是第一个postgres进程，主要职责有：
• 数据库的启停
• 监听客户端连接
• 为每个客户端连接衍生(fork)专用的postgres服务进程
• 当postgres进程出错时尝试修复
• 管理数据文件
• 管理数据库的辅助进程
postgres进程
Postgres进程是实际上是postmaster的子进程：
• 直接与客户端进程通讯
• 负责接收客户端所有的请求
• 包含数据库引擎，负责解析SQL和生成执行计划等
• 根据命令的需要调用各中辅助进程和访问各内存结构
• 负责返回命令执行结果给客户端
• 在客户端断开连接时释放进程
本地内存
• 本地内存是服务器进程独占的内存结构，每个postgre子进程都会分配一小块相应内存空间，随着连接会话的增加而增加，它不属于实例的一部分
• work_mem：用于排序的内存
• maintenance_work_mem：用于内部运维工作的内存，如VACUUM垃圾回收、创建和重建索引等等
• temp_buffers：用于存储临时表的数据
数据库实例
• 实例是管理和访问数据库的一套方法，即所有客户端的请求，最终都会转换成实例对数据库磁盘文件的各种操作，从而达到读写数据的目的
• 一个实例包含多个数据库
• 实例包含了若干个内存结构和进程
共享内存
• Shared Buffer：
– 用于缓存表和索引的数据块
– 数据的读写都是直接对BUFFER操作的，若所需的块不再缓存中，则需要从磁盘中读
取
– 在buffer中被修改过的，但又没有写到磁盘文件中的块被称之为脏块
– 由shared_buffers参数控制尺寸
• WAL(Write Ahead Log) Buffer：
– 预写日志缓存用于缓存增删改等写操作产生的事务日志
– 由wal_buffers参数控制尺寸
• Clog Buffer：
– Commit Log Buffer是记录事务状态的日志缓存
辅助进程
• Backgroup writer：
– 工作任务是将shared buffer中的脏数据页写到磁盘文件中
– 使用LRU算法进行清理脏页
– 平时多在休眠，被激活时工作
• Autovacuum launcher/workers：
– 自动清理垃圾回收进程
– 当参数autovacuum设为on的时候启用自动清理功能
– Launcher为清理的守护进程，每次启动的时候会调用一个或多个worker
– Worker是负责真正清理工作的进程，由autovacuum_max_workers参数设定其数量
• WAL writer：
– 将预写日志写入磁盘文件
– 触发时机：
• WAL BUFFER满了
• 事务commit时；
• WAL writer进程到达间歇时间时；
• checkpoint发生时；
• Checkpoint：
– 用于保证数据库的一致性
– 它会触发bgwriter和wal writer动作
– 拥有多个参数控制其启动的间隔
– 采集PostgreSQL的运行状态，并将运行日志写入日志文件
– logging_collector参数为on时启动，不建议关闭
– log_directory设定日志目录
– log_destination设定日志输出方式，甚至格式
– log_filename设定日志文件名
– log_truncate_on_rotation设定是否重复循环使用且删除日志
– log_rotation_age设定循环时间
– log_rotation_size设定循环的日志尺寸上线
• Archiver：
– 用于将写满的WAL日志文件转移到归档目录，该进程只有在归档模式才会启用
• Statistics Collector：
– 统计信息的收集进程。收集表和索引的空间信息和元组信息等，甚至是表的访问信
息。收集到的信息除了能被优化器使用以外，还有autovaccum也能利用，甚至给数
据库管理员作为数据库管理的参考信息
数据库 Database cluster
• PostgreSQL在磁盘上的一整套文件集合叫做database cluster
• 数据库包含了数据文件、日志文件等多种文件，用于存储用户数据和保证数据一致性
3.PostgreSQL目录结构
1.安装目录结构
Postgresql安装目录下，可以在安装编译时指定安装目录，软件目录结构如下：
2.数据库data数据目录
• base： 该目录包含数据库用户所创建的各个数据库，同时也包括postgres、 template0和template1的pg_default tablespace
• pg_wal：该目录包含wal日志,WAL日志目录，非常重要。
日志文件默认为16M，编译安装时可指定大小： --with-wal-segsize=64（ 64M）
格式：000000010000000000000008
当空间不足，导致数据库启动不了。可以把比较旧的xlog移动到别的目录。
wal_keep_segments=100 保留文件数。占用空间wal_keep_segments*16M
• log： 该目录包含数据库日志。 (目录名可自定义)
• global： 该目录包含集群范围的各个表和相关视图。 （ pg_database、 pg_tablespace ）
• pg_clog： 该目录包含事务提交状态数据。文件并不大，不需要特别维护。
• pg_multixact： 该目录包含多事务状态数据（等待锁定的并发事务）
• pg_notify ：该目录包含LISTEN/NOTIFY状态数据。
• pg_serial：该目录包含了已经提交的序列化事务的有关信息。
• pg_snapshots：该目录包含导出的快照。
• pg_stat_tmp：该目录包含统计子系统的临时文件。
• pg_subtrans：该目录包含子事务状态数据。
• pg_tblspc：该目录包含表空间的符号链接。
• pg_twophase：该目录包含预备事务的状态文件。
• pg_commit_ts：该目录包含已提交事务的时间。
• pg_dynshmem：该目录包含动态共享内存子系统使用的文件。
• pg_logical：该目录包含逻辑解码的状态数据。
• pg_replslot：该目录包含复制槽数据。
• pg_stat：该目录包含统计子系统的永久文件。
• PG_VERSION：包含版本信息。
• pg_hba.conf：客户端认证配置文件，可以配置客户的连接协议、加密方式、 ACL等等• pg_xact： Commit log目录，非常重要。 V9版本以前为pg_clog目录
• postgresql.conf： 该database cluster的配置文件，文本格式
• postgresql.auto.conf： 也是参数配置文件，所有通过alter命令修改的命令，都会保存在这个文件中，该文件中的参数将会覆盖postgresql.conf文件相同参数的值，该文件为二进制
• postmaster.pid：Postmaster主进程的操作系统PID，数据库实例正常启动以后就会生成该文件。
