概述

在PostgreSQL中，堆元組（Heap Tuple）是表中一行數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示。每個堆元組都存儲在一個頁面（通常為8KB）內(nèi)，并且由三個主要部分組成：HeapTupleHeaderData 結(jié)構(gòu)、空值位圖以及用戶數(shù)據(jù)。

詳細(xì)介紹

1. HeapTupleHeaderData 結(jié)構(gòu)

HeapTupleHeaderData 是元組頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含了關(guān)于該元組的一些關(guān)鍵信息。這些信息包括事務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和一些標(biāo)志位，用于多版本并發(fā)控制（MVCC）。

以下是其主要字段：

2. 空值位圖（Null Bitmap）

空值位圖是一個可選的部分，僅當(dāng)表中有允許NULL值的列時存在。這個位圖用來標(biāo)記哪些列的值是NULL。每個位對應(yīng)一個列，如果某一位被設(shè)置，則表示相應(yīng)的列是NULL。

3. 用戶數(shù)據(jù)（User Data）

用戶數(shù)據(jù)部分包含實際的字段值。這些值按照表定義中列的順序排列。對于固定長度的數(shù)據(jù)類型（如int4），直接存儲在用戶數(shù)據(jù)部分；對于可變長度的數(shù)據(jù)類型（如text、varchar），則會有一個長度前綴，隨后是實際的數(shù)據(jù)。

元組增、刪、改操作介紹

1. 增（INSERT）操作

假設(shè)元組是由 txid=99 的事務(wù)插入頁面中的，這時被插入元組的首部字段設(shè)置如下：

Tuple：

• t_xmin：設(shè)置為 99，因為此元組由 txid=99 的事務(wù)所插入。
• t_xmax：設(shè)置為 0，因為此元組尚未被刪除或更新。
• t_cid：設(shè)置為 0，因為此元組是由 txid=99 的事務(wù)所執(zhí)行的第一條命令插入的。
• t_ctid：設(shè)置為 (0,1)，指向自身，因為這是該元組的最新版本。

2. 刪（DELETE）操作

圖片

假設(shè)接下來事務(wù) txid=100 對元組進(jìn)行了刪除操作。此時，刪除操作會設(shè)置如下：

Tuple（刪除后狀態(tài)）：

• t_xmin：保持為 99，表示該元組的插入事務(wù)。
• t_xmax：設(shè)置為 100，因為此元組現(xiàn)在被 txid=100 的事務(wù)刪除。
• t_cid：設(shè)置為 0，因為刪除操作是由 txid=100 事務(wù)的第一條命令執(zhí)行的。
• t_ctid：保持為 (0,1)，仍指向原元組。

死元組最終將從頁面中被移除。清除死元組的過程被稱為清理（VACUUM）過程

3. 改（UPDATE）操作

如果在 txid=101 的事務(wù)中，對該元組進(jìn)行了更新操作。此時，更新操作會創(chuàng)建一個新的元組，且原元組保持不變。新元組的設(shè)置如下：

當(dāng)執(zhí)行第一條UPDATE命令時，Tuple_1的t_xmax被設(shè)為txid 100，在邏輯上被刪除，然后Tuple_2被插入，接下來重寫Tuple_1的t_ctid以指向Tuple_2。Tuple_1和Tuple_2的頭部字段設(shè)置如下。

第一條 UPDATE 命令

邏輯刪除 Tuple_1：

• Tuple_1 的 t_xmax 被設(shè)置為 100（txid）。
• Tuple_1 的 t_ctid 從 (0,1) 改寫為 (0,2)，指向新插入的元組。

    Tuple_1 設(shè)置：

• t_xmax: 100、 t_ctid: (0,2)

插入新元組 Tuple_2：

• Tuple_2 的 t_xmin 被設(shè)置為 100（當(dāng)前事務(wù) txid）。
• t_xmax 設(shè)置為 0（尚未被刪除或更新）。
• t_cid 設(shè)置為 0（表示這是該事務(wù)的第一條操作）。
• t_ctid 設(shè)置為 (0,2)（指向自身）。

    Tuple_2 設(shè)置：

• t_xmin: 100、t_xmax: 0、t_cid: 0、t_ctid: (0,2)

第二條 UPDATE 命令

邏輯刪除 Tuple_2：

• Tuple_2 的 t_xmax 被設(shè)置為 100（當(dāng)前事務(wù) txid）。
• Tuple_2 的 t_ctid 從 (0,2) 改寫為 (0,3)，指向新插入的元組。

     Tuple_2 設(shè)置：

• t_xmax: 100、t_ctid: (0,3)

插入新元組 Tuple_3：

• Tuple_3 的 t_xmin 被設(shè)置為 100（當(dāng)前事務(wù) txid）。
• t_xmax 設(shè)置為 0（尚未被刪除或更新）。
• t_cid 設(shè)置為 1（表示這是該事務(wù)的第二條操作）。
• t_ctid 設(shè)置為 (0,3)（指向自身）。

Tuple_3 設(shè)置：

• t_xmin: 100、t_xmax: 0、t_cid: 1、t_ctid: (0,3)

與刪除操作類似，如果txid=100的事務(wù)已經(jīng)提交，那么Tuple_1和Tuple_2就成了死元組，而如果txid=100的事務(wù)中止，Tuple_2和Tuple_3就成了死元組。

總結(jié)

在這個過程中，元組的狀態(tài)變化如下：

• 插入：新元組的字段由插入事務(wù)的 txid 決定。
• 刪除：刪除操作更新t_xmax，記錄刪除事務(wù)的txid。
• 更新：更新操作創(chuàng)建新的元組，新的 t_xmin 表示更新事務(wù)，并且t_cid和t_ctid 反映新的版本信息。