为什么 vacuum 后表还是继续膨胀？

摘要： 对于更新和删除操作频繁的表，会存在大量垃圾数据，导致磁盘空间的浪费和查询扫描时额外的 IO 开销，需要定期执行清理操作(vacuum)来控制行存表以及表上索引的膨胀。本文将对 vacuum 的原理以及影响 vacuum 效果的因素进行简单介绍。

本文分享自华为云社区《为什么vacuum后表还是继续膨胀？》，原文作者：大威天龙:-。

vacuum 简介 :

对于 GaussDB 中的行存表，在更新元组或者删除元组后，旧版本的数据仍然存在，仅在元组头信息中标记了删除或更新的事务号(xmax)。对于更新和删除操作频繁的表，会存在大量垃圾数据，导致磁盘空间的浪费和查询扫描时额外的 IO 开销，需要定期执行清理操作(vacuum)来控制行存表以及表上索引的膨胀。

vacuum 操作的内部原理:

Vacuum 的主要步骤：

1.    移除死亡元组并对满足条件的老元组执行 frozen 操作。

2.    移除指向死亡元组的索引元组，更新对应表的 fsm 和 vm 文件

• FSM: free space map 空闲空间映射文件，插入数据时会根据该文件来选择合适的 page.

• VM: visibility map 可见性映射文件，后续 vacuum 时会根据该文件来选择是否扫描某个 page,提高 vacuum 效率；同时在进行 index-only-scan 时也会使用该文件来提高可见性判断的效率）。

3.    更新统计数据 pg_stat_all_tables。 Linepointer 不会被移除，用于在之后复用。

示意图如下：

vacuum 之前

​vacuum 之后

为什么 vacuum 后表还是继续膨胀

影响 vacuum 效果的因素

1. Oldestxmin 的推进

vacuum 只能清理掉当前全局存活的最老事务(OldestXmin)之前的事务所产生的垃圾数据，所以如果仍然存在老事务的话（比如长事务或者长 sql 的存在）,新事务所产生的垃圾数据并不会被 vacuum 立即清理。例如：

会话 1：新建表 row_tbl 并插入一条数据，起一个事务先不提交

gaussdb=# create table row_tbl(a int, b int);CREATE TABLEgaussdb=# insert into row_tbl values(1,1);INSERT 0 1gaussdb=# begin;BEGINgaussdb=# SELECT txid_current_snapshot(); txid_current_snapshot----------------------- 210115:210115:(1 row)gaussdb=# SELECT txid_current(); txid_current--------------       210115(1 row)

​会话 2：删除数据后做 vacuum 清理操作，再次插入数据，数据也没有复用之前空间；查询视图可以发现垃圾数据并没有被清理掉。

gaussdb=# select ctid,* from row_tbl; ctid  | a | b-------+---+--- (0,1) | 1 | 1(1 row)gaussdb=# delete row_tbl;DELETE 1gaussdb=# SELECT txid_current_snapshot(); txid_current_snapshot----------------------- 210115:210122:(1 row)gaussdb=# vacuum row_tbl;VACUUMgaussdb=# insert into row_tbl values(2,2);INSERT 0 1gaussdb=# select ctid,* from row_tbl; ctid  | a | b-------+---+--- (0,2) | 2 | 2(1 row)gaussdb=# select n_dead_tup, last_vacuum from pg_stat_all_tables where relname='row_tbl'; n_dead_tup |          last_vacuum------------+-------------------------------          1 | 2021-06-10 20:04:58.987631+08(1 row)

会话 1：将会话 1 的事务结束再执行 vacuum，查询视图可以发现没有死亡元组，插入数据可以发现复用了旧的空间(即 ctid 是(0,1)的空间)。

gaussdb=# SELECT txid_current_snapshot(); txid_current_snapshot----------------------- 210136:210136:(1 row)gaussdb=# vacuum row_tbl;VACUUMgaussdb=# select n_dead_tup, last_vacuum from pg_stat_all_tables where relname='row_tbl'; n_dead_tup |          last_vacuum------------+-------------------------------          0 | 2021-06-10 20:09:10.516564+08(1 row)gaussdb=# insert into row_tbl values(3,3);INSERT 0 1gaussdb=# select ctid,* from row_tbl; ctid  | a | b-------+---+--- (0,1) | 3 | 3 (0,2) | 2 | 2(2 rows)

​2. LinePointer 状态还未处于 unused

​元组被删除后，只有当 vacuum 将元组的 LinePointer(或者叫 item pointer, 指向具体的元组)置为 LP_UNUSED 状态后，该 LinePointer 才有可能在新插入数据时复用。

3. Fsm 还未生成插入数据时，依赖 fsm 文件来选择可用的 page，如果 fsm 没有生成则会导致使用新的 page 而不是复用旧的。

4. 批量导入在旧版本 Gaussdb 中，对表进行批量插入数据的操作时，会直接申请新的 page 来插入数据。所以在某些场景下虽然 vacuum 后清理了脏数据，但由于业务场景以批量插入为主，导致 vacuum 对膨胀的控制效果并不理想。目前已经支持批量插入数据时对空间的复用。

一些建议与总结

1.   尽量避免长事务，可以通过视图 pg_running_xacts 查看是否有老事务没有结束或者两阶段事务残留

2.    定期做 vacuum 来及时回收垃圾空间

3.    对于已经膨胀的索引可以通过 reindex 来缩小大小。

4.    vacuum 能清理垃圾数据，但无法将这些空间还给操作系统，对于已经膨胀的表只能通过 vacuum full 来缩小大小。

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