postgresql垃圾回收

之前学习pg vacuum的时候，只是简单的知道pg的mvcc会产生多版本，多版本会有垃圾，垃圾需要处理，vacuum就可以清除这些垃圾。可是一直没有仔细想过到底哪些垃圾是可以清除的，哪些是不能处理的。下面我们仔细研究下这个问题，vacuum可以降低表的年龄可以释放空闲空间，也可以垃圾回收，我们先只单独讨论垃圾回收这一过程。
首先什么样的数据是垃圾数据：
postgres=# create table a(id int);
CREATE TABLE
postgres=# insert into a values(1);
INSERT 0 1
postgres=# select *,ctid from a;

(1 row)
创建好测试表插入第一条数据，这个数据是在0号页面第一行上。
下面更新下这条数据
postgres=# update a set id=10;
UPDATE 1
postgres=# select *,ctid from a;

(1 row)
发现，数据记录在0号页面的第二行上了，原来第一行的记录被更新了将更新的数据放到了第二行上，所以之前的第一条记录就已经没用了，是一条垃圾记录了。但是这时候这条记录并没有被回收，只是隐藏了，下面看下回收的过程：
postgres=# vacuum verbose a;
INFO: vacuuming "public.a"
INFO: "a": found 1 removable, 1 nonremovable row versions in 1 out of 1 pages
DETAIL: 0 dead row versions cannot be removed yet.
There were 0 unused item pointers.
0 pages are entirely empty.
CPU 0.00s/0.00u sec elapsed 0.00 sec.
VACUUM
可以看到有一条记录被移除了。那是不是有垃圾无法被vacuum回收的情况呢？是有，下面分两种不同版本的来分析下，pg9.4和pg9.6因为pg9.6对快照过旧做了一些改动。先说9.4吧。
9.4：
先模拟不能回收的情况：
会话A：
postgres=# begin;
BEGIN
postgres=# select txid_current();

txid_current

 98978845

(1 row)

postgres=# select pg_backend_pid();

pg_backend_pid

      31156

(1 row)

postgres=#

会话A开始一个事务，申请一个事务号，产看下会话A的pid是多少，不要提交。
会话B：
postgres=# select backend_xid,backend_xmin from pg_stat_activity where pid=31156;

(1 row)

postgres=# select txid_current();

 txid_current

     98978851
(1 row)

postgres=# update a set id =1000;
UPDATE 1
postgres=# select *,ctid from a;

(1 row)

postgres=# vacuum verbose a;
INFO: vacuuming "public.a"
INFO: "a": found 0 removable, 2 nonremovable row versions in 1 out of 1 pages
DETAIL: 1 dead row versions cannot be removed yet.
There were 1 unused item pointers.
0 pages are entirely empty.
CPU 0.00s/0.00u sec elapsed 0.00 sec.
VACUUM
postgres=#
会话B先看下会话A的backend_pid和backend_xmin是否有值，然后看下当前最新事务号，更新下a表后进行vacuum，发现有一条垃圾记录无法回收。这个是为什么呢？先说下backend_pid和backend_xmin，backend_pid是当开启一个事务时，申请到事务号是就会有值（是指begin后又插入或者更新操作等），backend_xmin在read commit级别下是每条语句都会有快照，但是语句执行完马上就释放，长时间执行语句是可以看到该值：
会话A：
postgres=# select pg_backend_pid();

 pg_backend_pid

          11194
(1 row)

postgres=# select pg_sleep(20);
会话B：
postgres=# select backend_xid,backend_xmin from pg_stat_activity where pid=11194;

(1 row)
当repeatable read和串行化的隔离级别中，开启一个事务，任意一条语句都会申请到backend_xmin。
呢垃圾回收和这两个值有什么关系呢？9.6以前是只能回收tuple的xmax小于min（backend_xid,backend_xmin）的 ,所以当你有一个长事务时长时间不提交，它之后更新删除的xmax都会大于呢个长事务的backend_xid所以这些垃圾数据就都无法回收，造成表膨胀。当你备份时事务的隔离级别会是repeatable read，时间过长和上面一样会产生表膨胀。
下面说下9.6的变化吧,9.6新增了old_snapshot_theshold,这个是表示当语句持有backend_xmin的时间超过old_snapshot_theshold设定的时间并且读取到的数据块的lsn大于backend_xmin快照存储的lsn时就会发生snapshot too old的情况。下面模拟下这种情况。
会话A:
postgres=# begin transaction isolation level repeatable read;
BEGIN
postgres=# select 1;

 ?column?

        1
(1 row)

postgres=# select *,ctid from a where ctid::text like '%(1427,%' limit 10;

(10 rows)

postgres=# select *,ctid from a where ctid::text like '%(1427,%' limit 10;
ERROR: snapshot too old
STATEMENT: select *,ctid from a where ctid::text like '%(1427,%' limit 10;
ERROR: snapshot too old
会话B:
postgres=# select backend_xid,backend_xmin from pg_stat_activity where pid=30504;

(1 row)

postgres=# update a set id =1090 where id =4735747;
UPDATE 1
postgres=#
会话A先开启repeatable read隔离级别得到一个backend_xmin，扫描1427号页面，B会话更新1427号页面任意一行记录，等到一个old_snapshot_theshold的时间，再去A会话里查找1427号页面就会发现snapshot too old这个错。
那这个对垃圾回收有哪些影响呢？之前是看tuple的xmax是否大于min（backend_xid,backend_xmin），大于就无法回收，现在是tuple的xmax是否大于
max（old_snapshot_theshold中记录的最老记录,backend_xid,backend_xmin）,
old_snapshot_theshold是每分钟记录最大的backend_xid没有取当前最小事务号.
下面模拟9.6新增可以回收的情况：
会话A:
postgres=# begin;
BEGIN
postgres=# select pg_sleep(200);
会话B:
postgres=# insert into a values(1);
INSERT 0 1
postgres=# insert into a values(1);
INSERT 0 1
postgres=# delete from a where id=1;
DELETE 2
postgres=# select * from a limit 1;

   id

 3137507
(1 row)

postgres=# vacuum verbose a;
INFO: vacuuming "public.a"
INFO: "a": found 0 removable, 452 nonremovable row versions in 2 out of 1428 pages
DETAIL: 2 dead row versions cannot be removed yet.
There were 2 unused item pointers.
Skipped 0 pages due to buffer pins.
0 pages are entirely empty.
CPU 0.00s/0.00u sec elapsed 0.00 sec.
VACUUM
postgres=# vacuum verbose a;
INFO: vacuuming "public.a"
INFO: "a": removed 2 row versions in 2 pages
INFO: "a": found 2 removable, 450 nonremovable row versions in 2 out of 1428 pages
DETAIL: 0 dead row versions cannot be removed yet.
There were 2 unused item pointers.
Skipped 0 pages due to buffer pins.
0 pages are entirely empty.
CPU 0.00s/0.00u sec elapsed 0.00 sec.
VACUUM
postgres=#
完整过程是先，开启A会话，A会话得到pg_backend_xmin，B会话插入记录并删除，进行第一次vacuum发现呢条记录无法回收，等A运行一段时间old_snapshot_theshold获取到的backend_xid大于backend_xmin就可以回收这些垃圾记录了， 需要先查一下这个表才能回收（不知道什么原因）。