帶你瞭解數據庫的「吸塵器」：VACUUM

摘要：在GaussDB(DWS)中，VACUUM的本質就是一個「吸塵器」，用於吸取「塵埃」。 下面將從VACUUM的做用、用法、原理等方面進行介紹。

本文分享自華爲雲社區《GaussDB(DWS) VACUUM總結》，原文做者：KevinMV 。

在GaussDB(DWS)中，VACUUM的本質就是一個「吸塵器」，用於吸取「塵埃」。而塵埃其實就是舊版本數據，若是這些數據沒有及時清理，那麼將會致使數據庫空間膨脹，性能降低，更嚴重的狀況會致使宕機。下面將從VACUUM的做用、用法、原理等方面進行介紹。

一、VACUUM的做用

1）空間膨脹問題：清除廢舊元組以及相應的索引。包括提交的事務delete的元組（以及索引）、update的舊版本（以及索引），回滾的事務insert的元組（以及索引）、update的新版本（以及索引）、copy導入的元組（以及索引）。

2）freeze：防止因事務ID回捲問題（Transaction ID wraparound）而致使的宕機，將小於OldestXmin的事務號轉化爲freeze xid，更新表的relfrozenxid，更新庫的relfrozenxid，truncate clog。

3）更新統計信息：VACUUM analyze時，會更新統計信息，使得優化器可以選擇更好的方案執行sql。

二、VACUUM命令

VACUUM 命令存在兩種形式，VACUUM和VACUUM FULL，VACUUM命令作的是LAZY VACUUM。從字面意思就能夠看出來，LAZY VACUUM是VACUUM FULL的簡化版。具體區別見下表。

注：目前LAZY VACUUM只對行存表起做用，對列存表無效，列存表只能依靠VACUUM FULL釋放空間。

VACUUM在GaussDB(DWS)中具體執行語法以下：

1）回收空間並更新統計信息，對關鍵字順序無要求

VACUUM [ ( { FULL | FREEZE | VERBOSE | ANALYZE } [, ...] ) ] [ table_name [ (column_name [, ...] ) ] ]

2）僅回收空間，不更新統計信息

VACUUM [ FULL ] [ FREEZE ] [ VERBOSE ] [ table_name ]

3）回收空間並更新統計信息，且對關鍵字順序有要求

VACUUM [ FULL ] [ FREEZE ] [ VERBOSE ] ANALYZE [ table_name [ (column_name [, ...] ) ] ]

重要參數說明：

• FULL 選擇VACUUM FULL清理，能夠恢復更多空間，但耗時更多。
• FREEZE指定FREEZE至關於執行VACUUM時將VACUUM_freeze_min_age參數設爲0。
• VERBOSE爲每一個表打印一份詳細的清理工做
• ANALYZE | ANALYSE更新用於優化器的統計信息，以決定執行查詢的最有效方法。

三、VACUUM原理

3.1 LAZY VACUUM執行流程

（1）從指定的多張表中進行遍歷，從而獲取每個表。

（2）獲取遍歷到表的共享鎖，該鎖容許其餘事務讀取。

（3）獲取每一個頁面的dead tuples(死亡元組)，並freeze須要的元組。

（4）刪除指向dead tuples的院所元組。

（5）刪除dead tuples並從新分配live tuples(活動元組)。

（6）更新目標表的FSM（用於記錄每一個數據塊的空閒空）和VM（標記數據塊中是否存在須要清理的行）。

（7）重複5，6步驟直到遍歷完該表的每一頁.

（8）若是最後一頁沒有元組，則進行截斷。

（9）更新與VACUUM有關的統計信息表和系統目錄。

3.2 VACUUM FULL執行流程

（1）創建臨時表：數據庫建立一張臨時表，該表繼承老表的全部屬性。若是用戶表有名字與這個臨時表相同的，那麼就會失敗。在該階段申請的行排他鎖（RowExclusiveLock）。

（2）數據複製：將原來表中的數據複製到臨時表中。在該過程當中完成堆dead tuples的清理。該階段申請的是訪問排他鎖AccessExclusiveLock。

（3）交換表：使用新表代替老表。而交換的本質是物理文件的交換，即臨時錶帶老物理文件，老表帶新物理文件。該階段會再次申請行排他鎖（RowExclusiveLock）。

（4）重建索引：當交換完成後，會進行索引重建，並更新統計信息。此時對錶申請共享鎖（ShareLock）。

（5）刪除臨時表：索引重建完成後，會將帶有老物理文件的臨時表進行刪除。

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