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深入 Postgres 内部：数据库集群、数据库与表的存储机制

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文章摘要

这篇文章带读者深入 Postgres 的底层存储，讲清楚「数据库集群（database cluster）、数据库、表」在磁盘上究竟是怎么组织的。首先厘清概念：Postgres 里的「数据库集群」指的是由单个服务器实例管理的多个数据库，并非分布式的多台服务器。每个数据库是表、索引、视图等对象的集合，对象由 OID（object identifier，无符号整数） 唯一标识；系统目录 pg_database 记录集群内所有数据库，pg_class 存放表和索引、pg_index 存放索引元数据——这些系统目录本身就是普通表。

在物理布局上，一切都存放于 $PGDATA 目录下：base/ 为每个数据库建一个以 OID 命名的子目录，global/ 存放集群级目录，pg_wal/ 存放预写日志（WAL），pg_tblspc/ 存放表空间符号链接。每个数据库目录内的文件以 relfilenode（物理文件标识符）命名。文章特别辨析了 OID 与 relfilenode 的区别：二者初始相同，但 OID 是永久标识，relfilenode 在 VACUUM FULL 重写数据到新文件时会改变。表空间（tablespace）则是命名的存储位置，允许管理员把数据分散到多块磁盘以优化性能。

文章还讲解了堆表（heap table）的页结构：表由 8KB 的页组成，每页含页头（记录空闲空间与校验和）、行指针（line pointer，从页头向后增长）、以及元组（tuple，从页尾向前存储），中间留出「空闲空间空洞」。对于超过约 2KB 的超大字段，Postgres 通过 TOAST 机制自动建立独立的 TOAST 表，把压缩后的数据分块存储、主表只留指针，从而避免元组跨页溢出，且对查询透明。读取时借助 B-tree 索引高效定位，必要时执行顺序扫描。

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该帖讨论较少，但整体评价正面，读者普遍欣赏这类深入底层的科普。