Кластер, базы и схемы

Слово «кластер» здесь сбивает с толку: речь не про несколько машин. В PostgreSQL кластер - это один каталог с данными и один набор процессов, обслуживающий сразу несколько баз. Каталог называют PGDATA - по имени переменной окружения, которая на него указывает.

SHOW data_directory;

-- /var/lib/postgresql/data

Одна установка сервера - один кластер - один PGDATA - много баз внутри. Когда говорят «поднял Postgres», обычно имеют в виду именно это: один кластер. Подробный разбор каталога - в cluster-pgdata.

Раскладка каталога одинакова на любой установке. Главные обитатели:

Каждая база внутри base/ - это подкаталог, названный по числовому идентификатору базы (OID). То есть «база» физически - это папка с файлами таблиц и индексов. Размер базы на диске - это размер её папки.

Свежий кластер уже содержит три базы:

SELECT oid, datname FROM pg_database ORDER BY oid;

--   oid  |  datname

-- -------+-----------

--      1 | template1

--      4 | template0

--      5 | postgres

--  16384 | lab        <- наша учебная база

template1 и template0 - шаблоны. Когда ты делаешь CREATE DATABASE, PostgreSQL физически копирует template1. Поэтому всё, что положишь в template1, попадёт в каждую новую базу. template0 держат нетронутым - как чистый эталон на случай, если template1 испортили. База postgres - просто удобная база по умолчанию.

Базы изолированы: подключившись к одной, ты не видишь таблицы другой. Чтобы работать с другой базой, нужно отдельное соединение к ней.

Внутри базы объекты разложены по схемам - это пространства имён. Две таблицы с именем orders спокойно живут в разных схемах и не конфликтуют. По умолчанию объекты создаются в схеме public.

SELECT current_schema();          -- public

SHOW search_path;                  -- "$user", public

search_path - это список схем, в которых сервер ищет объект по неполному имени. Пишешь SELECT * FROM flights - сервер идёт по search_path и берёт первую найденную flights. Полное имя public.flights обходит поиск и указывает схему явно.

Схемы - это логическая организация, не физическая: на диске они не создают отдельных каталогов. Все таблицы базы лежат в одном подкаталоге base/<oid>/, а к какой схеме они относятся, записано в системном каталоге.

По умолчанию всё лежит внутри PGDATA. Но таблицу, индекс или целую базу можно положить на другой диск через табличное пространство (tablespace) - именованную ссылку на каталог вне PGDATA.

SELECT spcname FROM pg_tablespace;

-- pg_default   <- обычные данные (внутри PGDATA)

-- pg_global    <- общие объекты кластера

Два пространства есть всегда: pg_default (данные по умолчанию) и pg_global (общесистемные объекты). Свои создают, чтобы развести нагрузку по дискам: горячие индексы - на быстрый SSD, архивные таблицы - на медленный и дешёвый. Внутри base/ тогда останется лишь символическая ссылка. Это инструмент уровня администрирования, и в обычной работе его не трогают.

Сложим иерархию в одну строчку пути. Данные таблицы лежат по адресу base/<oid базы>/<имя файла таблицы>. Первое число - OID базы, второе - идентификатор файла отношения.

SELECT pg_relation_filepath('flights');

-- base/16384/16503

16384 - это OID нашей базы lab (совпадает со строкой из pg_database). 16503 - имя файла таблицы flights. Откуда берётся второе число, чем оно отличается от OID и почему у таблицы не один файл, а несколько - разбирает следующая глава.