pg_database中的datlastsysoid

一，关于 pg_database

在 PostgreSQL 中，对于在数据库集群内创建的每个数据库,其关键信息都会被保存到 pg_database 系统表中。

PostgreSQL 确保通过 pg_database 系统表持久化存储每个数据库的属性信息，以方便后续管理和使用。这也让 pg_database 成为了 PostgreSQL 数据库集群非常重要的系统表之一。

$ select * from pg_database

oid		datname			datdba	encoding	datcollate						datctype						datistemplate	datallowconn	datconnlimit	datlastsysoid	datfrozenxid	datminmxid	dattablespace	datacl
13754	postgres		10		6			Chinese (Simplified)_China.936	Chinese (Simplified)_China.936	false			true			-1				13753			727				1			1663	
16488	hello_django	10		6			Chinese (Simplified)_China.936	Chinese (Simplified)_China.936	false			true			-1				13753			727				1			1663   
1		template1		10		6			Chinese (Simplified)_China.936	Chinese (Simplified)_China.936	true			true			-1				13753			727				1			1663			"{=c/postgres,postgres=CTc/postgres}"
13753	template0		10		6			Chinese (Simplified)_China.936	Chinese (Simplified)_China.936	true			false			-1				13753			727				1			1663			"{=c/postgres,postgres=CTc/postgres}"
16635	DDBAdmin		10		6			Chinese (Simplified)_China.936	Chinese (Simplified)_China.936	false			true			-1				13753			727				1			1663

pg_database表中每个字段的意义及可能的取值如下:

• datname - 数据库名称，VARCHAR类型，必须唯一，如mydb。
• datdba - 数据库所有者，OID类型，引用pg_authid表的OID，表示数据库所有者。
• encoding - 数据库字符集，INT类型，引用pg_encoding表，默认为数据库集群字符集。
• datcollate - 数据库排序规则，VARCHAR类型，默认为C或en_US.UTF-8。
• datctype - 数据库字符分类，VARCHAR类型，默认为C或en_US.UTF-8。
• datistemplate - 是否模板数据库，BOOL类型，用于标识模板数据库。
• datallowconn - 是否允许连接，BOOL类型，控制用户是否可以连接此数据库。
• datconnlimit - 连接数限制，INT类型，限制此数据库最大连接数，-1为无限。
• datlastsysoid - 数据库最后一个系统OID，OID类型，记录此数据库最大OID。
• dattablespace - 默认表空间，OID类型，引用pg_tablespace表，默认为1663(pg_default)。
• datacl - 访问权限控制，ACLITEM[]， discretionary access permissions。
• datfrozenxid - 冻结事务ID，txid_snapshot类型，用于基于autocommit的VACUUM。
• dattablespace - 数据库默认表空间，OID类型，默认为pg_default(1663)。
• datacl - 访问权限控制列表，记录哪些角色可以访问此数据库。

二，datlastsysoid 字段

pg_database表中的 datlastsysoid 字段主要用于记录每个数据库里面系统对象标识符(OID)的最大值，它的主要作用是:

1，追踪数据库中系统对象创建顺序
在PostgreSQL中，所有系统对象(表、索引、视图等)都分配一个唯一的OID。该字段记录了当前数据库中最后创建的系统对象的OID号。所以它可以用于追踪一个数据库内部系统对象的创建顺序。

2，保证OID的唯一性
每个数据库都有自己的OID序列，数据库中的每个系统对象OID都是从该序列中分配。datlastsysoid的值表示了下一个OID将从什么值开始分配。这可以确保OID的唯一性。

3，加速对象定位速度
通过记录最大OID值，PostgreSQL在定位一个对象时可以从最大值开始反向扫描，从而加快对象的定位速度。

4，协助对象标识
oid结合datname可唯一标识一个数据库对象，这可以帮助跨数据库查询中明确对象所属数据库。

5，方便数据库维护
它支持对象维护操作，如VACUUM判断可回收对象、恢复数据库等。

6，标识数据库膨胀程度
该值越大，表示数据库对象越多，数据库膨胀越严重。

所以，datlastsysoid 主要是用于跟踪数据库系统对象Oid分配情况，从而帮助PostgreSQL进行对象管理，提高性能，确保Oid唯一性约束。它是数据库内部机制一个非常重要的组成部分。

在 postgresql 文档 52.15. pg_database 中就表示”datlastsysoid：对pg_dump特别有用“。主要有以下几个原因:

1，加速pg_dump的执行速度
pg_dump是PostgreSQL的逻辑备份工具，它需要扫描整个数据库获取所有对象进行导出。有了datlastsysoid的最大OID值，pg_dump就可以从最大OID开始反向扫描对象，而不用从OID=0开始逐个扫描，这样可以显著提升pg_dump的执行速度。

2，减少导出文件大小
pg_dump是将数据库中的所有对象逻辑定义导出为SQL语句。但并非所有OID都被使用，有些OID对应已经删除的对象或者从未分配。如果从0开始导出，会包含大量无效的空定义，增加文件大小。而datlastsysoid可以让pg_dump只导出有效使用的OID范围对象，减小文件大小。

3，校验导出数据完整性
根据datlastsysoid记录的最大OID，pg_dump知道导出文件包含的应该是哪些OID范围的对象，这样就可以验证导出是否完整。

所以，datlastsysoid对pg_dump的执行性能、导出文件大小和导出完整性校验都有重要帮助，这对一个重要的备份工具来说是非常有价值的信息。这也是PostgreSQL文档中特别提到它对pg_dump的用处的原因。

三，datlastsysoid 字段的初始值是固定的吗？

不同版本的PostgreSQL中，datlastsysoid字段的初始值可能不相同。主要原因有:

1，默认OID起始值变化：
不同版本的PostgreSQL默认分配的第一个系统对象OID可能不一样:

• PostgreSQL 8.1之前，默认从16380开始分配OID
• PostgreSQL 8.1到9.0，默认从12000开始
• 9.1之后，默认从16384开始

因此初始datlastsysoid也会有差异。

2，初始化参数调整：
PostgreSQL允许通过init_catalog_relations_oid等参数调整初始OID的值，不同版本可能进行了不同的默认初始化参数设置，导致初始datlastsysoid字段值不一样。

3，模板数据库不同：
从模板创建数据库时，会继承模板数据库的datlastsysoid值。如果版本默认的模板数据库不一样，也会导致新建数据库的初始值不同。

4，分支版本差异：
一些分支版本如Greenplum等，可能调整了默认OID分配规则，也会影响到datlastsysoid的初始值。

综上，由于OID分配机制的不同、参数设置的差异以及模板数据库的变化，使得不同 PostgreSQL 版本中，新建数据库时datlastsysoid的默认初始值可能会有所不同，并不是完全固定的。

四，为什么pgadmin4要设置 datlastsysoid 为 16383

pgadmin4在 web/pgadmin/utils/constants.py 文件中定义了一个常量：

这主要是因为pgAdmin 4在设计时考虑了兼容性和性能因素，将datlastsysoid字段硬编码为一个较低的固定值，而不是动态读取每个数据库实际的最大OID。

pgAdmin 4里定义常量DATABASE_LAST_SYSTEM_OID = 16383的主要原因有:

1，确保兼容性
不同版本PostgreSQL的默认起始OID不一样，为了兼容老版本，pgAdmin选择一个较低的OID值16383。

2，避免每次连接数据库时查询
每次启动要连接数据库读取最大OID会影响性能，所以pgAdmin直接硬编码了一个较低值。

3，仅用于内部标识之用
pgAdmin作为客户端工具，只需要一个固定值用于内部标识管理，不需要每个数据库实际的最大OID。

4，避免OID不连续问题
固定较低的OID值可以避免OID不连续导致的一些非预期问题。

5，简化开发
硬编码一个常量比读取数据库动态值简单快捷，特别是要支持各种不同数据库。

所以综上，pgAdmin 4 的做法是考虑到兼容性、性能和开发效率等因素的结果，与数据库中实际的最大OID没有直接关系。

比如，在pgadmin4查询索引的属性时：

class IndexesView(PGChildNodeView, SchemaDiffObjectCompare):
    """
    This class is responsible for generating routes for Index node

    Methods:
    ...
    """
    
    @check_precondition
    def properties(self, gid, sid, did, scid, tid, idx):
        """
        This function will show the properties of the selected schema node.

        Args:
            gid: Server Group ID
            sid: Server ID
            did:  Database ID
            scid: Schema ID
            scid: Schema ID
            tid: Table ID
            idx: Index ID

        Returns:
            JSON of selected schema node
        """
        status, data = self._fetch_properties(did, tid, idx)
        if not status:
            return data

        return ajax_response(
            response=data,
            status=200
        )

    def _fetch_properties(self, did, tid, idx):
        """
        This function is used to fetch the properties of specified object.
        :param did:
        :param tid:
        :param idx:
        :return:
        """
        SQL = render_template(
            "/".join([self.template_path, self._PROPERTIES_SQL]),
            did=did, tid=tid, idx=idx,
            datlastsysoid=self._DATABASE_LAST_SYSTEM_OID
        )

        status, res = self.conn.execute_dict(SQL)
        if not status:
            return False, internal_server_error(errormsg=res)

        if len(res['rows']) == 0:
            return False, gone(self.not_found_error_msg())

        # Making copy of output for future use
        data = dict(res['rows'][0])

        # Add column details for current index
        data = index_utils.get_column_details(self.conn, idx, data)

        # Add Include details of the index
        if self.manager.version >= 110000:
            data = index_utils.get_include_details(self.conn, idx, data)

        return True, data

代码中通过：

        SQL = render_template(
            "/".join([self.template_path, self._PROPERTIES_SQL]),
            did=did, tid=tid, idx=idx,
            datlastsysoid=self._DATABASE_LAST_SYSTEM_OID	# 这里
        )
这里的 self._DATABASE_LAST_SYSTEM_OID 就继承自定义在web/pgadmin/broswer/utils.py 文件中的父类：
# ...
from pgadmin.utils.constants import DATABASE_LAST_SYSTEM_OID
# ...
class PGChildNodeView(NodeView):
    _NODE_SQL = 'node.sql'
    _NODES_SQL = 'nodes.sql'
    _CREATE_SQL = 'create.sql'
    _UPDATE_SQL = 'update.sql'
    _ALTER_SQL = 'alter.sql'
    _PROPERTIES_SQL = 'properties.sql'
    _DELETE_SQL = 'delete.sql'
    _GRANT_SQL = 'grant.sql'
    _SCHEMA_SQL = 'schema.sql'
    _ACL_SQL = 'acl.sql'
    _OID_SQL = 'get_oid.sql'
    _FUNCTIONS_SQL = 'functions.sql'
    _GET_CONSTRAINTS_SQL = 'get_constraints.sql'
    _GET_TABLES_SQL = 'get_tables.sql'
    _GET_DEFINITION_SQL = 'get_definition.sql'
    _GET_SCHEMA_OID_SQL = 'get_schema_oid.sql'
    _GET_COLUMNS_SQL = 'get_columns.sql'
    _GET_COLUMNS_FOR_TABLE_SQL = 'get_columns_for_table.sql'
    _GET_SUBTYPES_SQL = 'get_subtypes.sql'
    _GET_EXTERNAL_FUNCTIONS_SQL = 'get_external_functions.sql'
    _GET_TABLE_FOR_PUBLICATION = 'get_tables.sql'
    # 这里
    _DATABASE_LAST_SYSTEM_OID = DATABASE_LAST_SYSTEM_OID

去填充SQL模板：

SELECT DISTINCT ON(cls.relname) cls.oid, cls.relname as name, indrelid, indkey, indisclustered,
    indisvalid, indisunique, indisprimary, n.nspname,indnatts,cls.reltablespace AS spcoid,
    CASE WHEN (length(spcname::text) > 0 OR cls.relkind = 'I') THEN spcname ELSE
        (SELECT sp.spcname FROM pg_catalog.pg_database dtb
        JOIN pg_catalog.pg_tablespace sp ON dtb.dattablespace=sp.oid
        WHERE dtb.oid = {{ did }}::oid)
    END as spcname,
    tab.relname as tabname, indclass, con.oid AS conoid,
    CASE WHEN contype IN ('p', 'u', 'x') THEN desp.description
         ELSE des.description END AS description,
    pg_catalog.pg_get_expr(indpred, indrelid, true) as indconstraint, contype, condeferrable, condeferred, amname,
    (SELECT (CASE WHEN count(i.inhrelid) > 0 THEN true ELSE false END) FROM pg_inherits i WHERE i.inhrelid = cls.oid) as is_inherited,
    substring(pg_catalog.array_to_string(cls.reloptions, ',') from 'fillfactor=([0-9]*)') AS fillfactor
    {% if datlastsysoid %}, (CASE WHEN cls.oid <= {{ datlastsysoid}}::oid THEN true ElSE false END) AS is_sys_idx {% endif %}
FROM pg_catalog.pg_index idx
    JOIN pg_catalog.pg_class cls ON cls.oid=indexrelid
    JOIN pg_catalog.pg_class tab ON tab.oid=indrelid
    LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_tablespace ta on ta.oid=cls.reltablespace
    JOIN pg_catalog.pg_namespace n ON n.oid=tab.relnamespace
    JOIN pg_catalog.pg_am am ON am.oid=cls.relam
    LEFT JOIN pg_catalog.pg_depend dep ON (dep.classid = cls.tableoid AND dep.objid = cls.oid AND dep.refobjsubid = '0' AND dep.refclassid=(SELECT oid FROM pg_catalog.pg_class WHERE relname='pg_constraint') AND dep.deptype='i')
    LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_constraint con ON (con.tableoid = dep.refclassid AND con.oid = dep.refobjid)
    LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_description des ON (des.objoid=cls.oid AND des.classoid='pg_class'::regclass)
    LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_description desp ON (desp.objoid=con.oid AND desp.objsubid = 0 AND desp.classoid='pg_constraint'::regclass)
WHERE indrelid = {{tid}}::OID
    AND conname is NULL
    {% if idx %}AND cls.oid = {{idx}}::OID {% endif %}
    ORDER BY cls.relname

最终会执行：

SELECT DISTINCT ON(cls.relname) cls.oid, cls.relname as name, indrelid, indkey, indisclustered,

indisvalid, indisunique, indisprimary, n.nspname,indnatts,cls.reltablespace AS spcoid,

CASE WHEN (length(spcname::text) > 0 OR cls.relkind = 'I') THEN spcname ELSE

(SELECT sp.spcname FROM pg_catalog.pg_database dtb

JOIN pg_catalog.pg_tablespace sp ON dtb.dattablespace=sp.oid

WHERE dtb.oid = 13799::oid)

END as spcname,

tab.relname as tabname, indclass, con.oid AS conoid,

CASE WHEN contype IN ('p', 'u', 'x') THEN desp.description

ELSE des.description END AS description,

pg_catalog.pg_get_expr(indpred, indrelid, true) as indconstraint, contype, condeferrable, condeferred, amname,

(SELECT (CASE WHEN count(i.inhrelid) > 0 THEN true ELSE false END) FROM pg_inherits i WHERE i.inhrelid = cls.oid) as is_inherited,

substring(pg_catalog.array_to_string(cls.reloptions, ',') from 'fillfactor=([0-9]*)') AS fillfactor

, (CASE WHEN cls.oid <= 16383::oid THEN true ElSE false END) AS is_sys_idx FROM pg_catalog.pg_index idx

JOIN pg_catalog.pg_class cls ON cls.oid=indexrelid

JOIN pg_catalog.pg_class tab ON tab.oid=indrelid

LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_tablespace ta on ta.oid=cls.reltablespace

JOIN pg_catalog.pg_namespace n ON n.oid=tab.relnamespace

JOIN pg_catalog.pg_am am ON am.oid=cls.relam

LEFT JOIN pg_catalog.pg_depend dep ON (dep.classid = cls.tableoid AND dep.objid = cls.oid AND dep.refobjsubid = '0' AND dep.refclassid=(SELECT oid FROM pg_catalog.pg_class WHERE relname='pg_constraint') AND dep.deptype='i')

LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_constraint con ON (con.tableoid = dep.refclassid AND con.oid = dep.refobjid)

LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_description des ON (des.objoid=cls.oid AND des.classoid='pg_class'::regclass)

LEFT OUTER JOIN pg_catalog.pg_description desp ON (desp.objoid=con.oid AND desp.objsubid = 0 AND desp.classoid='pg_constraint'::regclass)

WHERE indrelid = 24580::OID

AND conname is NULL

AND cls.oid = 24604::OID ORDER BY cls.relname


这个SQL主要是在查询pg_index和pg_class等系统表,获取指定表的索引信息。
具体来看:
- 从pg_index表JOIN pg_class表获取所有索引信息
- JOIN pg_class、pg_namespace获取索引对应的表信息
- LEFT JOIN pg_tablespace获取索引的表空间
- JOIN pg_am获取索引访问方法信息
- JOIN pg_depend和pg_constraint获取索引相关的约束信息
- LEFT JOIN pg_description获取注释信息
- WHERE条件筛选出indrelid=24580的表相关联的索引,也就是表OID为24580的这个表的所有索引

并且conname IS NULL排除有约束名称的约束索引,只取普通索引
cls.oid = 24604过滤只取OID=24604的这个索引

最后ORDER BY cls.relname按索引名称排序

返回的各个字段如索引名称、索引所属表、索引键列、索引方法、约束信息等都很直接明了。

整体上,这条SQL是非常全面地获取一张表的全部索引详细信息,包括键列、表空间、访问方法、约束、注释等,能够通过这个查询充分了解这个表的索引情况。

其中 CASE WHEN cls.oid <= 16383::oid THEN true ElSE false END 这个CASE WHEN表达式的作用是将索引的 oid 字段进行判断，如果索引的oid小于等于16383，则返回true，否则返回false。
然后将这个结果作为一个新的字段is_sys_idx返回。
这里之所以要判断oid是否<=16383，是因为PostgreSQL在内部对系统定义的索引和用户定义的索引进行了区分:

• 系统定义的索引，oid<=16383
• 用户定义的索引，oid>16383

所以这个CASE WHEN表达式实际上是在判断该索引是否是一个系统自带的索引，还是一个用户后期自定义创建的索引。

这个信息在判断索引的来源和性质上还是很有帮助的。