openGauss数据库实验教程 课件 第8章 表的页面存储结构

第八章

表的页面存储结构深入探究openGauss表存储奥秘目录实验介绍1.实验步骤3.实验讨论与总结5.实验原理2.实验结果4.1.实验介绍了解实验内容与基础准备实验内容实验核心要点表页面存储结构openGauss表数据按页面存储，每页含元数据与实际数据，实现高效存取数据存储方式表存储文件分多个页面，页面开头有PageHeaderData，主体存元组与对应结构体实验流程先介绍数据文件等结构，再通过pageinspect插件进行具体实验与分析示例数据库建立railway示例数据库，为后续实验提供数据基础页面存储优势这种存储方式是关系数据的高效物理存储方式，利于快速存储和读取知识理解掌握关键知识点理解openGauss数据文件如何组织，为表存储提供基础数据文件组织熟悉堆表存储方式，知晓元组无序存储的原理堆表存储结构清楚元组更新和删除的具体过程与状态变化元组更新删除理解关系表在数据库中的物理存储方式与特点物理存储结构技能掌握掌握使用pageinspect插件分析表的页面结构的方法插件分析结构掌握实验示例数据库railway的表模式相关信息数据库表模式了解railway数据库中外键约束与数据构成情况外键约束数据能运用插件对表页面结构进行深入分析页面结构分析2.实验原理剖析实验相关原理数据文件数据存储基础存储设备数据表物理存储在非易失性存储设备如磁盘、固态硬盘上数据文件组成数据表数据存于N个数据文件，每个文件由N个页面组成页面编号数据文件内页面从0开始按顺序编号，称为区块号文件增长若数据文件填满，会在末尾追加新空页增加文件长度页面默认大小数据文件内部页面默认大小为8192字节（8KB）数据文件示意openGauss数据文件示意图堆表存储01采用堆表存储，元组无序按“先来后到”存至页面空闲位行存储方式02页面分为页头、行指针数组、空闲空间、行数据四部分页面结构设计03元组指针从页头定长成员后插入，往页尾扩展元组指针扩展04页面中间空洞供后续插入元组和指针使用空闲空间利用05默认8KB页面设计，在多数场景获较好I/O性能与低开销I/O性能优势堆表存储详情堆表页面示意堆表页面示意图元组操作更新过程更新相当于插入新元组，原元组t_xmax变更新事务xid，t_ctid指新元组删除过程删除将元组t_xmax设删除事务xid，t_ctid指向自己数据特性tupledata由多列组成，有定长变长，不同对齐与策略，不存NULL值TOAST技术超2KB堆元组用TOAST存，原页仅存引用，控页大小提性能元组更新和删除示意元组更新过程示意图元组删除过程示意图插件与函数插件功能pageinspect插件提供对数据库页内容低级访问，助诊断与理解存储插件用途可用于检查表或索引页面内容，对调试存储层非常有用常用函数实验常用get_raw_page、page_header、heap_page_items函数函数作用这些函数可获取页面副本、页头信息及堆页面行指针等数据类型函数涉及bytea等数据类型，用于存储二进制数据等pageinspect插件及函数相关结构体关键结构体解析PageHeaderData表示数据页面页头，含lsn、checksum等元信息字段HeapPageHeaderData存储堆页页头信息，兼容PageHeaderData并含特有字段ItemIdData堆表数据结构，存元组信息，如偏移量、标志位等HeapTupleHeaderData表示元组头部，含事务ID、可见性等字段及NULLbitmap等结构体指针各结构体有对应指针定义，方便操作和访问结构体数据部分结构体示意行指针结构ItemIdData示意图元组头部组成示意图3.实验步骤详细实验操作流程插件安装登录用户以dblab用户登录云主机，准备进行插件安装进入目录进入opengauss-compile/openGauss-server目录下pageinspect目录查看文件查看pageinspect目录下文件内容，了解插件相关文件编译插件执行make命令编译插件，warning不影响安装安装插件执行makeinstall命令安装插件，完成插件部署pageinspect插件安装创建示例创建railway数据库，并连接以确保实验环境正确创建数据库按高铁售票场景创建用户、车站等6张关系表创建表向各表中插入示例数据，为后续实验提供数据基础插入数据为相关表添加外键等约束，保证数据完整性与关联性添加约束使用gsql连接数据库，确保能正常操作数据库数据库连接分析结构使用插件分析表结构创建新表创建与users表结构相同的users2表，用于分析查看页头通过page_header函数查看表页面页头结构信息查看元组利用heap_page_items函数查看页面中的元组数据查看原始数据执行相关语句查看页面原始数据，以16进制形式输出绘制结构图根据分析结果，绘制users表的页面结构示意图实验结果实验成果与要求插件安装01完成安装按照实验步骤完成pageinspect插件的安装操作02验证安装使用相应语句验证插件是否成功安装完成插件安装数据创建完成数据创建创建表在railway数据库中成功创建所需的关系表1插入数据向各表中插入示例数据，保证数据完整性2添加约束为相关表添加外键等约束，确保数据正确关联3页面分析分析结构根据users表分析例子，对orders表页面结构进行分析绘制结构图使用工具绘制orders表页面结构图分析过程详细阐述分析orders表页面的过程与发现分析orders表页面其他表分析对其他表进行分析调用函数对其他表调用page_header和heap_page_items函数01获取信息获取对应表的页头结构和元组数据描述02分析对比对不同表的分析结果进行对比，找出异同点03