Раскладка страницы 8 КБ

PostgreSQL читает и пишет диск не байтами и не строками, а страницами фиксированного размера - по 8 КБ (8192 байта). Страница (её ещё называют блоком) - это единица ввода-вывода, кеширования и блокировки. Понять раскладку одной страницы - значит понять, как вообще устроено хранение.

Внутри страница разбита на четыре зоны:

Хитрость в том, что массив указателей растёт от начала вниз, а кортежи кладутся с конца вверх. Между ними - свободное место. Они движутся навстречу друг другу, и страница считается полной, когда они встретились.

Заголовок: три числа, которые держат всё

Прочитать заголовок можно расширением pageinspect:

CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pageinspect;

SELECT lower, upper, special, pagesize

FROM page_header(get_raw_page('flights', 0));

--  lower | upper | special | pagesize

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

--    224 |  5464 |    8192 |     8192

• lower - смещение, где заканчивается массив указателей. Всё до него - заголовок и указатели. На странице с 50 строками это (224 - 24) / 4 = 50 указателей по 4 байта.
• upper - смещение, где начинаются кортежи. Всё после - данные строк.
• Между lower и upper лежит свободное место. Здесь его 5464 - 224 = 5240 байт.
• special указывает на спецзону в конце. У heap-таблицы она пустая, поэтому special = pagesize = 8192. У индексов там живут служебные данные метода доступа.

Если lower > upper - страница повреждена: зоны наложились. Это первый признак битого блока.

Указатели и кортежи - почему врозь

Почему PostgreSQL не кладёт строки подряд, а заводит отдельный массив указателей? Потому что строка должна иметь стабильный адрес, даже когда физически двигается внутри страницы. Адрес строки - это номер указателя, а не смещение в байтах. Указатель хранит реальное смещение и может поменяться при уплотнении страницы, а внешний адрес строки остаётся тем же. Детали - в line-pointers.

Сами строки лежат как кортежи. У каждого свой заголовок с версионными полями - его разбирает tuple-header.

Зачем фиксированный размер

Фиксированные 8 КБ упрощают всё: буферный кеш оперирует одинаковыми слотами, журнал ссылается на блоки по номеру, чтение с диска идёт ровными порциями. Цена - внутренняя фрагментация: если строка чуть больше половины страницы, две строки на страницу не влезут, и часть места пропадёт. Для очень длинных значений есть отдельный механизм выноса - toast.