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PostgreSQL 中的系统字段：tableoid、xmin、xmax、cmin、cmax、ctid
作者: 不剪发的Tony老师
毕业于北京航空航天大学，十多年数据库管理与开发经验，目前在一家全球性的金融公司从事数据库架构设计。CSDN学院签约讲师以及GitChat专栏作者。csdn上的博客收藏于以下地址：https://tonydong.blog.csdn.net
文章目录
tableoid
ctid
xmin
xmax
cmin
cmax
oid
总结
大家好！我是只谈技术不剪发的 Tony 老师。今天我们来谈谈 PostgreSQL 数据表中几个隐藏的系统字段和它们的作用。
在 PostgreSQL 中，当我们创建一个数据表时，数据库会隐式增加几个系统字段。这些字段由系统进行维护，用户一般不会感知它们的存在。例如，以下语句创建了一个简单的表：
create table test(col integer);
insert into test(col)
values (1),(2),(3);
从定义上来看，表 test 中只有一个字段；但是当我们查询数据字典表 pg_attribute 时，结果却不是如此：
hrdb=> select version();
version
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
PostgreSQL 12.3 on x86_64-pc-linux-gnu, compiled by gcc (GCC) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39), 64-bit
(1 row)
hrdb=> select attname, attnum, atttypid::regtype
hrdb-> from pg_attribute
hrdb-> where attrelid = 'test'::regclass;
attname | attnum | atttypid
----------+--------+----------
tableoid | -6 | oid
cmax | -5 | cid
xmax | -4 | xid
cmin | -3 | cid
xmin | -2 | xid
ctid | -1 | tid
col | 1 | integer
(7 rows)
查询结果显示，表 test 中一共包含 7 个字段。PostgreSQL 为我们增加了 6 个额外的系统字段，它们的 attnum 属性都是负数。
下面让我们分别看看这些系统字段的作用。
tableoid
tableoid 字段代表了数据所在表的对象 id（OID），也就是数据字典表 pg_class 中与该表信息相关的数据行。
hrdb=> select oid, relname from pg_class where relname = 'test';
oid | relname
-------+---------
90277 | test
(1 row)
hrdb=> select t.tableoid, t.col, c.relname
hrdb-> from test t
hrdb-> join pg_class c on (c.oid = t.tableoid);
tableoid | col | relname
----------+-----+---------
90277 | 1 | test
90277 | 2 | test
90277 | 3 | test
(3 rows)
tableoid 的另一个用途就是在涉及分区表查询或者 UNION 操作时标识数据行所在的具体表。例如存在以下分区表：
create table part_t
(id integer) partition by hash (id);
create table part_t_p1
partition of part_t for values with (modulus 4, remainder 0);
create table part_t_p2
partition of part_t for values with (modulus 4, remainder 1);
create table part_t_p3
partition of part_t for values with (modulus 4, remainder 2);
create table part_t_p4
partition of part_t for values with (modulus 4, remainder 3);
insert into part_t select generate_series(1,100);
我们可以通过以下查询返回每行数据所在的分区：
hrdb=> select tableoid::regclass, id
hrdb-> from part_t
hrdb-> order by id
hrdb-> limit 10;
tableoid | id
-----------+----
part_t_p1 | 1
part_t_p3 | 2
part_t_p2 | 3
part_t_p4 | 4
part_t_p2 | 5
part_t_p4 | 6
part_t_p4 | 7
part_t_p2 | 8
part_t_p2 | 9
part_t_p4 | 10
(10 rows)
对于集合操作 UNION、INTERSECT、EXCEPT 也是如此：
hrdb=> select tableoid::regclass, col from test
hrdb-> union all
hrdb-> select tableoid::regclass, id from part_t where id < 4
hrdb-> order by 2;
tableoid | col
-----------+-----
test | 1
part_t_p1 | 1
test | 2
part_t_p3 | 2
test | 3
part_t_p2 | 3
(6 rows)
ctid
ctid 字段代表了数据行在表中的物理位置，也就是行标识（tuple identifier），由一对数值组成（块编号和行索引）。ctid 类似于 Oracle 中的伪列 ROWID。
ctid 可以用于快速查找表中的数据行，也可以用于修复数据损坏。另外，它也可以用于查找并删除表中的重复数据。例如：
insert into test(col)
values (1),(2),(3);
hrdb=> select ctid, * from test;
ctid | col
-------+-----
(0,1) | 1
(0,2) | 2
(0,3) | 3
(0,4) | 1
(0,5) | 2
(0,6) | 3
(6 rows)
我们为 test 表插入了 3 条重复的数据。接下来利用 ctid 删除重复的数据：
hrdb=> delete from test
hrdb-> where ctid not in
hrdb-> (
hrdb(> select max(ctid)
hrdb(> from test
hrdb(> group by col
hrdb(> );
DELETE 3
需要注意的是，ctid 的值有可能会改变（例如 VACUUM FULL）；因此，ctid 不适合作为一个长期的行标识，应该使用主键作为行的逻辑标识。
xmin
xmin 代表了该行版本（row version ）的插入事务 ID（XID）。行版本是数据行的具体状态，每次更新操作都会为相同的逻辑行创建一个新的行版本（多版本并发控制，MVCC）。事务 ID 是一个 32 bit 数字。
我们继续为 test 表插入几条数据，并查看它们的 xmin：
hrdb=> insert into test(col) values(4);
INSERT 0 1
hrdb=> insert into test(col) values(5);
INSERT 0 1
hrdb=> select xmin,col from test;
xmin | col
------+-----
2852 | 1
2852 | 2
2852 | 3
2854 | 4
2855 | 5
(5 rows)
xmin 字段可以用于查看数据行的插入时间：
hrdb=> select col,
hrdb-> to_char(pg_xact_commit_timestamp(xmin) ,'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') AS insert_time
hrdb-> from test;
col | insert_time
-----+---------------------
1 | 2020-05-28 16:52:08
2 | 2020-05-28 16:52:08
3 | 2020-05-28 16:52:08
4 | 2020-05-28 17:03:33
5 | 2020-05-28 17:03:35
(5 rows)
注意，系统函数 pg_xact_commit_timestamp 需要将配置参数 track_commit_timestamp 设置为 on 才能使用。
xmax
xmax 字段代表了删除改行的事务 ID，对于未删除的行版本显示为 0。非零的 xmax 通常意味着删除事务还没有提交，或者删除操作被回滚。
我们查看一下 test 表中的 xmax：
hrdb=> select txid_current();
txid_current
--------------
2858
(1 row)
hrdb=> select xmax, col from test;
xmax | col
------+-----
0 | 1
0 | 2
0 | 3
0 | 4
0 | 5
(5 rows)
然后打开另一个会话，在事务中修改 test 表中的数据：
-- 会话 2
hrdb=> update test
hrdb-> set col= col*2;
UPDATE 5
回到第一个会话，再次查看 xmax：
hrdb=> select xmax, col from test;
xmax | col
------+-----
2858 | 1
2858 | 2
2858 | 3
2858 | 4
2858 | 5
(5 rows)
2858 是第二个会话的事务 ID，它是删除这些行版本的事务。PostgreSQL 中的 UPDATE 相当于 DELETE 加 INSERT。
将第二个事务回滚：
-- 会话 2
hrdb=> rollback;
ROLLBACK
如果再次查询 test 表中的 xmax，仍然返回 2858。
xmax 还有可能表示当前正在占用行锁的事务 ID，利用 PostgreSQL 扩展插件 pageinspect 可以获取详细信息：
create extension pageinspect;
select t.col,
t.xmax
case
when (t_infomask & 128)::boolean then 'LOCK'
when (t_infomask & 1024)::boolean then 'COMMITTED'
when (t_infomask & 2048)::boolean then 'ROLLBACKED'
when (t_infomask & 4096)::boolean then 'MULTI XACT'
end as xmax_info
from test t
left outer join heap_page_items(get_raw_page('test', 0)) hp on (t.ctid = hp.t_ctid)
where hp.t_xmax = t.xmax;
cmin
cmin 代表了插入事务中的命令标识符（从 0 开始）。命令标识符是一个 32 bit 数字。
cmax
cmax 代表了删除事务中的命令标识符，或者 0。
我们先查看一下 test 表中的
hrdb=> select cmin, cmax, col from test;
cmin | cmax | col
------+------+-----
0 | 0 | 1
0 | 0 | 2
0 | 0 | 3
0 | 0 | 4
0 | 0 | 5
(5 rows)
然后在事务中修改数据：
hrdb=> begin;
BEGIN
hrdb=> select txid_current();
txid_current
--------------
2859
(1 row)
hrdb=> insert into test(col) values(6);
INSERT 0 1
hrdb=> insert into test(col) values(7);
INSERT 0 1
hrdb=> insert into test(col) values(8);
INSERT 0 1
hrdb=> select cmin, cmax, col from test;
cmin | cmax | col
------+------+-----
0 | 0 | 1
0 | 0 | 2
0 | 0 | 3
0 | 0 | 4
0 | 0 | 5
0 | 0 | 6
1 | 1 | 7
2 | 2 | 8
(8 rows)
然后删除一条记录：
hrdb=> delete from test where col=1;
DELETE 1
1
2
此时，从另一个会话中查看：
-- 会话 2
hrdb=> select cmin, cmax, col from test;
cmin | cmax | col
------+------+-----
3 | 3 | 1
0 | 0 | 2
0 | 0 | 3
0 | 0 | 4
0 | 0 | 5
(5 rows)
oid
如果使用 PostgreSQL 11 或者更早版本，还有一个隐藏的系统字段：oid。它代表了数据行的对象 ID，只有当创建表时使用了 WITH OIDS 选项或者配置参数 default_with_oids 设置为 true 时才会创建这个字段。
从 PostgreSQL 12 开始，不再支持 WITH OIDS 选项，oid 只用于系统内部。
总结
PostgreSQL 中的每个表都包含了 6 个隐藏的系统字段，可以用于获取关于数据行的一些内部信息。这些字段名称不能用于创建普通的字段，即使使用双引号包含也不可以。
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