PostgreSQL怪现象：VACUUM FULL后表空间不减反增的真相
PG客栈约 3 分钟引言
VACUUM FULL可以说是PostgreSQL运维中最重量级的命令了，如果一个存储的问题VACUUM FULL都搞不定，那基本上搞不定了。但是大家有没有发现一个怪现象，VACUUM FULL后表空间不但没有缩小，反而还增大了，这又是为什么？先看个例子：
可见，在执行VACUUM FULL前表是16MB，而执行VACUUM FULL之后变成了21MB，不但没减少，反而还增多了。
VACUUM FULL的原理
如果用一句话概括VACUUM FULL的原理那就是重写表，我们可以把整个VACUUM FULL的流程概括如下：
对目标表加ACCESS EXCLUSIVE排他锁；
创建结构相同的新表；
拷贝活跃元组到新表；
重建索引并更新系统表；
删除旧表文件。
如果没有索引，VACUUM FULL的主要工作就是第3步——拷贝元组，该过程由函数由heapam_relation_copy_for_cluster实现，该函数可以看做是一个大循环，循环从OldHeap中读取数据，判断可见性后调用reform_and_rewrite_tuple插入到NewHeap，在插入NewHeap时先deform出来，然后在form成新NewTuple，整个COPY流程简化如下：
这里只讨论上面步骤中的defrom和form。我们知道表上的数据整体是以一串二进制的形式存放在磁盘上的，如果想知道这串二进制转成表结构定义的字段，那么必须用经过deform过程，deform时需要传入表的定义，即TupleDesc，经过deform后，我们会拿到一个values和isnulls数组，用来存储各个列的值以及判断该列是否为空。那么问题就出在deform和form上。
罪魁祸首-缺省值
缺省值很常见，我们在CREATE TABLE或者ALTER TABLE ADD COLUMN时都会给列加上缺省值，但是大家有没有注意过，很多场景下即使一张很大的表，我们ADD COLUMN添加列也非常快。这是因为很多场景下ADD COLUMN只是修改元信息，不会重写表，而新加列的缺省值存放在pg_attribute和pg_attrdef上。
前面提到，deform的作用是将二进制数据解析到values，因此当我们新加缺省值列时，如果没有重写表，那么磁盘上的二进制数据中并不包含新加的列，想要获得新加列的值就必须要从pg_attrdef中读取，这会导致deform出来的数据长度实际上大于磁盘上真实存放的数据长度，当我们再form成NewTuple时，NewTuple已经包含了缺省值，这样写下去的数据量自然更大了。
deform函数的主流程如下：
voidheap_deform_tuple(HeapTuple tuple, TupleDesc tupleDesc,Datum *values, bool *isnull){// 获取tupledesc上记录的列数int tdesc_natts = tupleDesc->natts;int natts; /* number of atts to extract */int attnum;// 获取元组上实际存放的列数natts = HeapTupleHeaderGetNatts(tup);// 根据编码规则解析盘上Tuple的各个列for (attnum = 0; attnum < natts; attnum++){values[attnum] = fetchatt(thisatt, tp + off);}/** If tuple doesn't have all the atts indicated by tupleDesc, read the* rest as nulls or missing values as appropriate.*/// 关键就在这里，如果盘上的列数 < tupledesc上记录的列数，// 则说明有新加列，要重新获取for (; attnum < tdesc_natts; attnum++)values[attnum] = getmissingattr(tupleDesc, attnum + 1, &isnull[attnum]);}
顺便提一下，当我们执行SELECT * FROM T1时，存储引擎只给SQL引擎返回磁盘上的二进制数据，并不会做deform解析，只有当SQL引擎只返回给客户端数据时，才在printtup函数中使用slot_getallattrs函数来填充缺省值。
总结
今天只讨论了VACUUM FULL的deform->form过程，可知在此过程中通过ALTER TABLE ADD COLUMN上的列会重新form出来，导致执行VACUUM FULL后空间增大。
针对这个问题，优化点很容易想出来，那就是在VACUUM FULL时不执行deform->form，而是直接把OldTuple->t_data内存拷贝到NewTuple->t_data上，那么这个方案行不行？欢迎留言讨论。
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