_fsm跟_vm是什麼？

PostgreSQL的FSM和VM檔案

1. FSM檔案 (Free Space Map)

FSM = Free Space Map (空閒空間映射)

作用：

追蹤每個data page中有多少可用空間
幫助PostgreSQL快速找到有足夠空間插入新資料的page
避免掃描整個表格來尋找可用空間

檔案命名：

# 主要表格檔案
16384           # 表格的主要資料檔案
 
# FSM檔案 (在同一目錄下)
16384_fsm       # 對應的Free Space Map檔案

內部結構： FSM使用3個bit來記錄每個page的空閒空間等級：

0: 空閒空間 < 12.5%
1: 空閒空間 12.5% - 25%
2: 空閒空間 25% - 50%
3: 空閒空間 50% - 75%
4: 空閒空間 75% - 87.5%
5: 空閒空間 87.5% - 100%
6: 完全空的page
7: 保留值

2. VM檔案 (Visibility Map)

VM = Visibility Map (可見性映射)

作用：

追蹤哪些page只包含已提交的、對所有交易都可見的資料
優化VACUUM操作，跳過不需要檢查的page
加速Index-Only Scan

檔案命名：

16384_vm        # 對應的Visibility Map檔案

內部結構： VM使用2個bit來追蹤每個page的狀態：

Bit 1: 該page是否只包含已凍結的tuples
Bit 2: 該page是否只包含對所有交易都可見的tuples

3. 實際檔案結構範例

# PostgreSQL資料目錄中的實際例子
/var/lib/postgresql/14/main/base/16384/
├── 16385           # 表格的主要資料
├── 16385_fsm       # 該表格的Free Space Map
├── 16385_vm        # 該表格的Visibility Map
├── 16386           # 索引的主要資料
├── 16386_fsm       # 該索引的Free Space Map (索引也有FSM)
├── 16387           # 另一個表格
├── 16387_fsm       # 另一個表格的FSM
└── 16387_vm        # 另一個表格的VM

4. 與Oracle的對比

功能	PostgreSQL	Oracle
空間管理	FSM檔案	Bitmap Block (BMB)
位置	獨立檔案	存在segment內部
可見性追蹤	VM檔案	透過MVCC+SCN
VACUUM優化	VM加速	Undo segment管理

5. FSM和VM的查詢方式

-- 查詢表格的FSM資訊
SELECT * FROM pg_freespace('table_name');
 
-- 查詢表格的VM資訊  
SELECT * FROM pg_visibility_map('table_name');
 
-- 查詢表格檔案大小統計
SELECT 
    pg_size_pretty(pg_relation_size('table_name')) as table_size,
    pg_size_pretty(pg_relation_size('table_name', 'fsm')) as fsm_size,
    pg_size_pretty(pg_relation_size('table_name', 'vm')) as vm_size;

6. 重要的維護操作

VACUUM對FSM和VM的影響：

-- 更新FSM，回收死亡tuples佔用的空間
VACUUM table_name;
 
-- 更新VM，標記clean pages
VACUUM table_name;
 
-- 強制更新FSM
VACUUM (FULL) table_name;

重建FSM：

-- 如果FSM損壞，可以重建
VACUUM table_name;
-- 或者
REINDEX TABLE table_name;

7. 效能影響

FSM的效能影響：

好處： 加速INSERT操作，快速找到有空間的page
壞處： 需要額外的磁碟空間和維護開銷

VM的效能影響：

好處： 大幅加速VACUUM和Index-Only Scan
壞處： 每次page修改都需要更新VM

8. 故障排除

常見問題：

-- 檢查表格膨脹情況
SELECT 
    schemaname,
    tablename,
    n_dead_tup,
    n_live_tup,
    round(n_dead_tup::float/n_live_tup::float*100,2) as dead_ratio
FROM pg_stat_user_tables
WHERE n_live_tup > 0;
 
-- 查看最後VACUUM時間
SELECT 
    relname,
    last_vacuum,
    last_autovacuum
FROM pg_stat_user_tables;

總結

FSM (*_fsm檔案)：

追蹤空閒空間，加速INSERT
類似Oracle的space management bitmap

VM (*_vm檔案)：

追蹤頁面可見性，優化VACUUM
PostgreSQL獨有的MVCC優化機制

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