在PostgreSQL 中如何设置与vacuum freeze 操作相关的参数

与vacuum freeze相关的参数主要有三个：

• vacuum_freeze_min_age
• vacuum_freeze_table_age
• autovacuum_freeze_max_age

vacuum_freeze_min_age 表示表中每个元组需要freeze的最小年龄。这里值得一提的是每次表被freeze 之后，会更新pg_class 中的relfrozenxid 列为本次freeze的XID。表年龄就是当前的最新的XID 与relfrozenxid的差值，而元组年龄可以理解为每个元组的t_xmin与relfrozenxid的差值。所以，这个参数也可以被简单理解为每个元组两次被freeze之间的XID 差值的一个最小值。增大该参数可以避免一些无用的freeze 操作，减小该参数可以使得在表必须被强制清理之前保留更多的XID 空间。该参数最大值为20亿，最小值为2亿。

普通的vacuum 使用visibility map来快速定位哪些数据页需要被扫描，只会扫描那些脏页，其他的数据页即使其中元组对应的xmin非常旧也不会被扫描。而在freeze的过程中，我们是需要对所有可见且未被all-frozen的数据页进行扫描，这个扫描过程PostgreSQL 称为aggressive vacuum。每次vacuum都去扫描每个表所有符合条件的数据页显然是不现实的，所以我们要选择合理的aggressive vacuum周期。PostgreSQL 引入了参数vacuum_freeze_table_age来决定这个周期。

vacuum_freeze_table_age 表示表的年龄大于该值时，会进行aggressive vacuum，即扫描表中可见且未被all-frozen的数据页。该参数最大值为20亿，最小值为1.5亿。如果该值为0，则每次扫描表都进行aggressive vacuum。

直到这里，我们可以看出：

• 当表的年龄超过vacuum_freeze_table_age则会aggressive vacuum
• 当元组的年龄超过vacuum_freeze_min_age后可以进行freeze

为了保证整个数据库的最老最新事务差不能超过20亿的原则，两次aggressive vacuum之间的新老事务差不能超过20亿，即两次aggressive vacuum之间表的年龄增长（vacuum_freeze_table_age）不能超过20亿减去vacuum_freeze_min_age（只有元组年龄超过vacuum_freeze_min_age才会被freeze）。但是看上面的参数，很明显不能绝对保证这个约束，为了解决这个问题，PostgreSQL 引入了autovacuum_freeze_max_age 参数。

autovacuum_freeze_max_age 表示如果当前最新的XID 减去元组的t_xmin 大于等于autovacuum_freeze_max_age，则元组对应的表会强制进行autovacuum，即使PostgreSQL已经关闭了autovacuum。该参数最小值为2亿，最大值为20亿。

也就是说，在经过autovacuum_freeze_max_age-vacuum_freeze_min_age的XID 增长之后，这个表肯定会被强制地进行 一次freeze。因为autovacuum_freeze_max_age最大值为20亿，所以说在两次freeze之间，XID 的增长肯定不会超过20亿，这就保证了上文中整个数据库的最老最新事务差不能超过20亿的原则。

值得一提的是，vacuum_freeze_table_age设置的值如果比autovacuum_freeze_max_age要高，则每次vacuum_freeze_table_age生效地时候，autovacuum_freeze_max_age已经生效，起不到过滤减少数据页扫描的作用。所以默认的规则，vacuum_freeze_table_age要设置的比autovacuum_freeze_max_age小。但是也不能太小，太小的话会造成频繁的aggressive vacuum。

另外我们通过分析源码可知，vacuum_freeze_table_age在最后应用时，会去取min(vacuum_freeze_table_age,0.95 autovacuum_freeze_max_age)。所以官方文档推荐vacuum_freeze_table_age=0.95 autovacuum_freeze_max_age。

freeze 操作会消耗大量的IO，对于不经常更新的表，可以合理地增大autovacuum_freeze_max_age和vacuum_freeze_min_age的差值。

但是如果设置autovacuum_freeze_max_age 和vacuum_freeze_table_age过大，因为需要存储更多的事务提交信息，会造成pg_xact 和 pg_commit 目录占用更多的空间。例如，我们把autovacuum_freeze_max_age设置为最大值20亿，pg_xact大约占500MB，pg_commit_ts大约是20GB（一个事务的提交状态占2位）。如果是对存储比较敏感的用户，也要考虑这点影响。

而减小vacuum_freeze_min_age则会造成vacuum 做很多无用的工作，因为当数据库freeze 了符合条件的row后，这个row很可能接着会被改变。理想的状态就是，当该行不会被改变，才去freeze 这行。