PostgreSQL 通过分割heap数据文件分拆表的hacking方法
背景
为什么要将一张大表拆成若干张小表？前面的文档给出了原因
《PostgreSQL 并行vacuum patch - 暨为什么需要并行vacuum或分区表》
《HTAP数据库 PostgreSQL 场景与性能测试之 45 - (OLTP) 数据量与性能的线性关系(10亿+无衰减), 暨单表多大需要分区》
那么如何拆呢？pg_pathman提供了一种平滑将单表拆成多张分区表的方法。这种方法涉及到数据的迁移。
《PostgreSQL 9.5+ 高效分区表实现 - pg_pathman》
本文使用一种比较HACKING的方法，将单表拆成多表。(仅供玩耍，请勿用于生产)
方法是直接针对数据文件下手。
测试
1、创建一个表，202个字段。（全部是inline存储的字段，没有用到toast）
do language plpgsql $$
declare
sql text;
begin
sql := 'create table aa (id int,';
for i in 1..100 loop
sql := sql||'c'||i||' int default random()*10000000,';
end loop;
for i in 101..200 loop
sql := sql||'c'||i||' float8 default random()*10000000,';
end loop;
sql := sql||'ts timestamp default clock_timestamp() )';
execute sql;
end;
$$;
2、写入若干记录
postgres=# insert into aa (id) select generate_series(1,3000000);
INSERT 0 3000000
3、查看当前表的文件存储路径
postgres=# select pg_relation_filepath('aa');
pg_relation_filepath
----------------------
base/20699/66326
(1 row)
4、在数据文件目录中，找到对应的数据文件。
postgres@host-> cd $PGDATA
postgres@host-> ll base/20699/66326*
-rw------- 1 postgres postgres 1.0G Mar 1 11:24 base/20699/66326
-rw------- 1 postgres postgres 1.0G Mar 1 11:25 base/20699/66326.1
-rw------- 1 postgres postgres 1.0G Mar 1 11:25 base/20699/66326.2
-rw------- 1 postgres postgres 835M Mar 1 11:25 base/20699/66326.3
-rw------- 1 postgres postgres 1000K Mar 1 11:25 base/20699/66326_fsm
简单解释一下带后缀的意思，
4.1、数字后缀，如果数据文件超过1GB时（根据编译时指定--with-segsize=SEGSIZE set table segment size in GB [1]决定一个文件的大小），会按数字开始命名，扩展更多文件数。
4.2、fsm后缀，表示这个文件是free space mapping文件，大概意思是每个BLOCK剩余多少空间（实际上是分位数，并不是精确值）。
4.3、vm后缀，visibility mapping文件，每个BLOCK占用2个BIT位，表示是否有脏数据，是否clean等信息。
4.4、init后缀，表示它是unlogged table。
5、因为占用了4个文件，所以我们创建4个目标表，使用继承关系关联起来。
postgres=# create table bb (like aa including all);
postgres=# create table bb1 (like bb including all) inherits (bb);
postgres=# create table bb2 (like bb including all) inherits (bb);
postgres=# create table bb3 (like bb including all) inherits (bb);
postgres=# create table bb4 (like bb including all) inherits (bb);
6、查看4个目标表的数据文件路径
postgres=# select pg_relation_filepath('bb1');
pg_relation_filepath
----------------------
base/20699/66533
(1 row)
postgres=# select pg_relation_filepath('bb2');
pg_relation_filepath
----------------------
base/20699/66739
(1 row)
postgres=# select pg_relation_filepath('bb3');
pg_relation_filepath
----------------------
base/20699/66945
(1 row)
postgres=# select pg_relation_filepath('bb4');
pg_relation_filepath
----------------------
base/20699/67151
(1 row)
7、停库，将数据文件一对一的拷贝到4个目标表。每个表占用一个文件。
postgres@host-> cd $PGDATA
postgres@host-> ll base/20699/66533*
-rw------- 1 postgres postgres 0 Mar 1 11:26 base/20699/66533
cp base/20699/66326 base/20699/66533
cp base/20699/66326.1 base/20699/66739
cp base/20699/66326.2 base/20699/66945
cp base/20699/66326.3 base/20699/67151
8、启动数据库
pg_ctl start
9、验证数据拆分是否准确
记录级验证
postgres=# select count(*) from bb1;
count
--------
786432
(1 row)
postgres=# select count(*) from bb2;
count
--------
786432
(1 row)
postgres=# select count(*) from bb3;
count
--------
786432
(1 row)
postgres=# select count(*) from bb4;
count
--------
640704
(1 row)
postgres=# select count(*) from aa;
count
---------
3000000
(1 row)
postgres=# select count(*) from bb;
count
---------
3000000
(1 row)
行级验证，验证HASH是否一致
postgres=# select sum(hashtext(aa.*::text)) from aa;
sum
---------------
4322646507500
(1 row)
postgres=# select sum(hashtext(bb.*::text)) from bb;
sum
---------------
4322646507500
(1 row)
10、小插曲，vacuum新表时报错，原因是新表的frozenxid比数据文件中XID还小。
postgres=# vacuum bb1;
ERROR: found xmin 366891771 from before relfrozenxid 366891776
11、修正pg_class元数据，改成元表xid即可
postgres=# select * from pg_class where relname='bb1';
-[ RECORD 1 ]-------+----------
relname | bb1
relnamespace | 35988
reltype | 66535
reloftype | 0
relowner | 10
relam | 0
relfilenode | 66533
reltablespace | 0
relpages | 0
reltuples | 0
relallvisible | 0
reltoastrelid | 0
relhasindex | f
relisshared | f
relpersistence | p
relkind | r
relnatts | 202
relchecks | 0
relhasoids | f
relhaspkey | f
relhasrules | f
relhastriggers | f
relhassubclass | f
relrowsecurity | f
relforcerowsecurity | f
relispopulated | t
relreplident | d
relispartition | f
relfrozenxid | 366891776
relminmxid | 1
relacl |
reloptions |
relpartbound |
postgres=# update pg_class set relfrozenxid='366891771'::xid where relname='bb1';
UPDATE 1
postgres=# update pg_class set relfrozenxid='366891771'::xid where relname='bb2';
UPDATE 1
postgres=# update pg_class set relfrozenxid='366891771'::xid where relname='bb3';
UPDATE 1
postgres=# update pg_class set relfrozenxid='366891771'::xid where relname='bb4';
UPDATE 1
vacuum准确
postgres=# vacuum freeze bb1;
VACUUM
postgres=# vacuum freeze bb2;
VACUUM
postgres=# vacuum freeze bb3;
VACUUM
postgres=# vacuum freeze bb4;
VACUUM
HEAP文件的关联关系
一张表的数据可能有多个堆存储文件+TOAST文件组成，如果我们要直接用堆存储文件分割表，那么会涉及一些这样的关联关系：
1、索引，索引文件预HEAP文件并不是一一对应，因此分割后，需要重建索引。
2、TOAST，TOAST指那些超过1/4 PAGE SIZE的变长列，会以TOAST形式来进行组织，TOAST记录与HEAP文件并无关系，而是与HEAP文件中的每条记录中的TOAST POINT关联。所以我们在分割后，需要让数据库知道如果从TOAST POINT找到对应的TOAST中的记录（可能会涉及pg_class中TOAST元数据对应关系的修改）。
3、约束，主要指外键，当分割后，其他表REFERRENCE你这张表就可能失效。
4、vm, fsm file，这个和HEAP文件是多对一的关系，可以重建，不影响使用。
5、元数据，指表的FROZENXID（存在pg_class中）与HEAP文件中的记录的XID的前后关系，frozenxid不能大于HEAP文件中的XID。
涉及到toast表、索引时，SPLIT更加复杂。
1、TOAST表的组织形式可能和HEAP文件不一一对应，同TOAST对象的关联关系需要修正。
2、索引文件的组织形式和HEAP文件不一一对应。
有索引的话，干掉索引，重建。
小结
本文提供了一种高效SPLIT的思路，方法比较hacking，并且仅适用于没有extended, external存储（变长字段）TOAST外部存储的情况。请勿用于生产。
参考
《PostgreSQL 并行vacuum patch - 暨为什么需要并行vacuum或分区表》
《PostgreSQL 9.5+ 高效分区表实现 - pg_pathman》