PostgreSQL HOT与PHOT有哪些区别

1、HOT概述

PostgreSQL中，由于其多版本的特性，当我们进行数据更新时，实际上并不是直接修改元数据，而是通过新插入一行数据来进行间接的更新。而当表上存在索引时，由于新插入了数据，那么索引必然也需要同步进行更新，这在索引较多的情况下，对于更新的性能影响必然很大。

为了解决这一问题，pg从8.3版本开始就引入了HOT（Heap Only Tuple）机制。其原理大致为，当更新的不是索引字段时，我们通过将旧元组指向新元组，而原先的索引不变，仍然指向旧元组，但是我们可以通过旧元组作为间接去访问到新的元组，这样就不用再去更新索引了。

2、HOT实现技术细节

要使用HOT进行更新，需要满足两个前提：

• 新的元组和旧元组必须在同一个page中；
• 索引字段不能进行更新。

当我们进行HOT更新时，首先是分别设置旧元组的t_informask2标志位为HEAP_HOT_UPDATED和新元组为HEAP_ONLY_TUPLE。

更新如下图所示：

我们更新tuple1为tuple2，分别设置这两行元组的t_informask2标志位，然后tuple1的ctid指向tuple2，而tuple2指向自己。

但是这样存在一个明显的问题，我们都知道pg会定期进行vacuum清理那些死元组，那么我们这里如果通过tuple1去访问tuple2的话，tuple1这个死元组被清理了又该怎么办呢？

所以pg会在合适的时机进行行指针的重定向，将旧元组的行指针指向新元组的行指针，这一过程称为修剪。于是在修剪之后，我们通过HOT机制访问数据便成了这样：

1、通过索引元组找到旧元组的行指针1；

2、通过重定向的行指针1找到行指针2；

3、通过行指针2找到新元组tuple2。

这样即使旧元组tuple1被清理掉也没有影响了。

HOT对应的wal日志实现：

对于HOT的update操作，其wal日志中记录的信息主要是由xl_heap_update结构存储。

如果新的元组存储在 block_id 为 0 的块上，如果不是 XLOG_HEAP_HOT_UPDATE，那么旧的元组将会存储在 block_id 为 1 的块上。反之如果block_id 为 1 的块没有被使用，那么则认为是 XLOG_HEAP_HOT_UPDATE。

3、何时进行修剪

前面我们提到了，旧行的行指针会重定向到新行的行指针，这一过程称之为修剪。那么什么时候会发生修剪呢？

一般来说，当我们执行select、update、insert、delete这些命令时均有可能触发修剪，其触发机制大致有两种情况：

• 上一次进行update时无法在本page找到足够的空间；
• 当前page上剩余空间小于fill-factor的值，最多小于10%

除此之外，当进行修剪时，还会选择合适的时机进行死元组的清理，这一操作称为碎片整理。碎片整理发生在当我们对元组进行检索时发现空闲空间少于10%时，和修剪不同的是，碎片整理不会发生在insert时，因为该操作并不会检索行。

相较于普通的vacuum操作，碎片清理并不涉及索引元组的清理，开销相对于常规的清理要小很多，是通过PageRepairFragmentation函数来实现的。

这也是为什么HOT要求新旧元组需要在同一个page中，虽然从理论上来说我们可以将行指针的链表指向不同page，但是这样我们便不能使用page-local的操作来进行碎片清理了。

4、HOT的不足

前面我们提到了HOT的前提条件之一就是：更新的列不能是索引列。需要注意，当更新的列是索引列时并不仅仅是会修改该列上的索引，整张表上所有的索引均会被修改。

例子：

创建测试表：

bill=# create table a(id int, c1 int, c2 int, c3 int);
CREATE TABLE
bill=# insert into a select generate_series(1,10), random()*100, random()*100, random()*100;
INSERT 0 10
bill=# create index idx_a_1 on a (id);
CREATE INDEX
bill=# create index idx_a_2 on a (c1);
CREATE INDEX
bill=# create index idx_a_3 on a (c2);
CREATE INDEX