Postgresql 15 进程结构和内存结构
操作系统进线与线程
在计算机系统中，进程和线程是两个重要的概念，用于管理和执行程序的执行。
进程（Process）是指正在运行的程序的实例。它是计算机系统中的一个独立单位，具有自己的内存空间、程序代码、数据和执行环境。每个进程都是由操作系统分配的资源的独立拥有者，它可以包含一个或多个线程。进程之间是相互独立的，它们在内存中有各自的地址空间，可以独立执行和调度。
线程（Thread）是进程中的一个执行单元。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，如内存空间、文件描述符和打开的文件等。线程是在进程内部创建和管理的，它们共享相同的代码段和数据段，但拥有自己的栈空间和寄存器状态。线程之间可以并发执行，共享进程的资源，从而提高程序的并发性和执行效率。
与进程相比，线程的创建、销毁和切换开销较小，因为它们共享相同的执行环境。线程之间的通信和同步也比进程更方便和高效。然而，线程的共享资源也带来了线程安全性的问题，需要通过同步机制来保证数据的一致性和正确性。总结起来，进程是一个独立的执行单位，拥有自己的资源和执行环境，而线程是进程内部的执行单元，共享进程的资源，用于提高程序的并发性和执行效率。进程和线程是计算机系统中重要的并发执行概念，对于理解和设计多任务和并发程序非常重要。
Postgres 进程结构
[root@pcm tmp]# ps -auxf |grep postgres postgres 20000 0.0 0.1 284548 13804 ? Ss Mar06 0:03 /pgccc/bin/postgres -D /pgccc/pgdata postgres 20001 0.0 0.3 284804 25668 ? Ss Mar06 0:00 \_ postgres: checkpointer postgres 20002 0.0 0.0 284680 3488 ? Ss Mar06 0:01 \_ postgres: background writer postgres 20004 0.0 0.0 284680 5884 ? Ss Mar06 0:02 \_ postgres: walwriter postgres 20005 0.0 0.0 286160 2664 ? Ss Mar06 0:01 \_ postgres: autovacuum launcher postgres 20006 0.0 0.0 286144 2488 ? Ss Mar06 0:00 \_ postgres: logical replication launcher postgres 26954 0.0 0.0 286976 7252 ? Ss Mar07 0:00 \_ postgres: admin postgres [local] idle postgres 30426 0.0 0.0 286692 4964 ? Ss 16:06 0:00 \_ postgres: postgres postgres [local] idle [root@pcm tmp]#
Postgresql 是一个C/S架构的关系型数据库，由多个后台进程管理数据库。postgres server process 一个服务器端进程，是所有进程的父进程。该进程管理数据库文件，接受客户端与数据库的连接，且代表客户端对数据库进行操作。该进程的程序名叫做 postgres。
checkpointer 进程：检查点进程，辅助 background write 进行内存中脏数据块的写入，并且记录已经写入的脏块，从而保证下次只会写入新的脏块。
background writer 进程：数据写入进程，将共享内存中的脏数据块写入到磁盘上。
walwriter 进程：wal 日志写进程，修改的数据记录到 wal 日志中。
autovacuum launcher 进程：自动清理进程，自动清理被标记为删除状态的数据（自动清理 MVCC 多版本产生的死元组）。
logical replication launcher 进程：逻辑复制进程，订阅者通过 logical replication launcher 进程向发布者订阅表的更新并获取更新。
postgres 进程：postmaster 创建出的客户端连接子进程。
stats collector 进程：统计数据收集进程，主要作用就是数据的统计收集，比如在一个表上进行了多少次的插入、更新和删除操作，磁盘块的读写次数、行的读写次数等等。
PG15 对统计进行了重大改进。将stats collector进程优化掉了，不再将统计数据放入临时文件中，而是放到共享内存中，在shutdown前由checkpoint进程将其持久化，启动时由startup进程将其加载。减少了IO和进程间通信，从而改进性能。
内存结构
PostgreSQL中的内存架构可以分为两大类:
本地内存区 -由每个后端进程分配给自己使用。
共享内存区 -由PostgreSQL服务器的所有进程使用。
共享内存
共享内存区域由PostgreSQL服务器在启动时分配。这个区域也被划分为几个固定大小的子区域。PostgreSQL 启动后会生成一块共享内存，共享内存主要用作数据块的缓冲区，以便提高读写性能。WAL 日志缓冲区 和 CLOG（CommitLog）缓冲区也存在于共享内存中。除此以外，一些全局信息也保存在共享内存中，如进程信息、锁的信息、全局统计信息等，相关数据库参数如下：
shared_buffers：一个合理开始值是系统内存的 25%，设置的太大效果可能并不总是理想的，因为 PostgreSQL 同样依赖操作系统的高速缓冲区，默认值为 128MB。
WAL buffer：为了保证数据不因服务器故障而丢失，PostgreSQL支持WAL机制。WAL数据(也称为XLOG记录)是PostgreSQL中的事务日志。WAL缓冲区是WAL数据写入持久存储之前的缓冲区域。WAL缓冲区是WAL数据写入持久存储之前的缓冲区域。
commit log：提交日志(Commit Log, CLOG)保存所有事务的状态(例如in_progress、committed、aborted)，用于并发控制(CC)机制。
本地内存
每个后端进程分配一个本地内存区用于查询处理。每个区域被划分为若干个子区域，子区域的大小是固定的或可变的。后台服务进程除访问共享内存以外，还会申请分配一些本地内存，以便暂存一些不需要全局存储的数据，相关数据库参数如下：
temp_buffers：为每个数据库会话设置用于临时缓冲区的最大内存，用于访问临时表的本地缓冲区，默认值为 8MB。
work_mem：设置在写入临时磁盘文件之前每个查询操作(排序或哈希表)可使用的基础最大内存容量，默认值是 4MB。
maintenance_work_mem：指定在维护性操作（例如VACUUM、CREATE INDEX和ALTER TABLE ADD FOREIGN KEY）中使用的最大的内存量，默认值是 64MB。
