PostgreSQL pg_filenode.map文件介绍

今天在网上看到有人问误删pg_filenode.map该如何恢复或者重建，解决这个问题前我们先来了解下pg_filenode.map文件。

对于PostgreSQL中的每张表在磁盘上都有与之相关的文件，而这些文件的名字便是relfilenode，我们可以通过pg_class的relfilenode字段去查询。

但是有一部分特殊的表我们会发现其对应的该字段为0，官方文档的解释为：0表示这是一个“映射”关系，其磁盘文件名取决于低层状态。那么哪些表的relfilenode字段会是0呢？这些relfilenode为0的表对应的文件又该如何去查找呢？

我们都知道对于一张普通表，其relfilenode和oid默认是一样的，例如：

bill=# create table t(id int);
CREATE TABLE
bill=# select oid,relname,relfilenode from pg_class where relname = 't';
  oid  | relname | relfilenode
-------+---------+-------------
 24919 | t       |       24919
(1 row)

但是当我们对该表进行了例如vacuum full、truncate之类的操作后，那么relfilenode便会发生变化：

bill=# vacuum FULL t;
VACUUM
bill=# select oid,relname,relfilenode from pg_class where relname = 't';
  oid  | relname | relfilenode
-------+---------+-------------
 24919 | t       |       24922
(1 row)

那么我们再来看看那些relfilenode为0的表：

bill=# select oid, relname, relfilenode,reltablespace
bill-# from pg_class
bill-# where relfilenode = 0 and relkind = 'r'
bill-# order by reltablespace;
 oid  |        relname        | relfilenode | reltablespace
------+-----------------------+-------------+---------------
 1247 | pg_type               |           0 |             0
 1249 | pg_attribute          |           0 |             0
 1255 | pg_proc               |           0 |             0
 1259 | pg_class              |           0 |             0
 3592 | pg_shseclabel         |           0 |          1664
 1262 | pg_database           |           0 |          1664
 2964 | pg_db_role_setting    |           0 |          1664
 1213 | pg_tablespace         |           0 |          1664
 1261 | pg_auth_members       |           0 |          1664
 1214 | pg_shdepend           |           0 |          1664
 2396 | pg_shdescription      |           0 |          1664
 1260 | pg_authid             |           0 |          1664
 6100 | pg_subscription       |           0 |          1664
 6000 | pg_replication_origin |           0 |          1664
(14 rows)

这些表通过reltablespace字段我们也可以发现分为两类：一类是pg_type、pg_attribute、pg_proc和pg_class，它们是非共享的表，在内核中我们称为Nail表。而另一类则是reltablespace为1664的，即在pg_global表空间里的共享表。

而为什么这些系统表的relfilenode为0呢？因为对于这种访问十分频繁的系统表，我们不希望每次都是从一些其它的系统表去查询，这样性能便会非常低，它们便是通过pg_filenode.map文件去进行管理的。

在pg_filenode.map文件中，将这些系统表的oid与relfileno做映射，而这个文件的大小为512，刚好是一个OS disk sector的大小。同时PG做了对齐处理，在源码上用RelMapFile结构体与之对应。结构体大小为：628+44=496+16=512。也就是说这个文件最多存放62条系统catalog表的记录。

由于这个文件的重要性，刚好与disk sector大小对齐，减少文件crash的机率。

typedef struct RelMapping
{
	Oid			mapoid;			/* OID of a catalog */
	Oid			mapfilenode;	/* its filenode number */
} RelMapping;
typedef struct RelMapFile
{
	int32		magic;			/* always RELMAPPER_FILEMAGIC */
	int32		num_mappings;	/* number of valid RelMapping entries */
	RelMapping	mappings[MAX_MAPPINGS];
	pg_crc32c	crc;			/* CRC of all above */
	int32		pad;			/* to make the struct size be 512 exactly */
} RelMapFile;

接着我们来具体看看这个文件里面存放的内容是什么样的：

如上图所示，可以将该文件分为四个部分。

第一部分：2717 0059，表示文件头魔法数据字。

#define RELMAPPER_FILEMAGIC0x592717/* version ID value */

第二部分：0011 0000，表示文件中包含的映射对象数。我们可以通过以下SQL验证：

刚好是17行数据，和前面0011一致。

bill=# select relname,relfilenode from pg_class where pg_relation_filepath(oid) like 'base/16385/%' and relfilenode = 0;
              relname              | relfilenode
-----------------------------------+-------------
 pg_toast_1255                     |           0
 pg_toast_1255_index               |           0
 pg_proc_oid_index                 |           0
 pg_proc_proname_args_nsp_index    |           0
 pg_type_oid_index                 |           0
 pg_type_typname_nsp_index         |           0
 pg_attribute_relid_attnam_index   |           0
 pg_attribute_relid_attnum_index   |           0
 pg_class_oid_index                |           0
 pg_class_relname_nsp_index        |           0
 pg_class_tblspc_relfilenode_index |           0
 pg_attribute                      |           0
 pg_proc                           |           0
 pg_type                           |           0
 pg_toast_1247                     |           0
 pg_toast_1247_index               |           0
 pg_class                          |           0
(17 rows)

第三部分：04eb 0000 4095 0000，这一类便是实际的映射关系04eb即对象的oid，4095表示对象的relfilenode。

第四部分：ebfa f3a4，文件尾的校验值，通过crc32算法对文件名计算得出：

/* verify the CRC */

INIT_CRC32C(crc);

COMP_CRC32C(crc, (char *) map, offsetof(RelMapFile, crc));

FIN_CRC32C(crc);

if (!EQ_CRC32C(crc, map->crc))

ereport(FATAL,

(errmsg(“relation mapping file “%s” contains incorrect checksum”,

mapfilename)));

介绍完pg_filenode.map文件我们来回答前面的问题，如果误删了该文件怎么办呢？

如果该文件某个数据库下的该文件删除，那么该库便无法连接：

pg14@vm-192-168-204-153-> psql bill bill

psql: error: connection to server on socket “/home/pg14/pgdata/.s.PGSQL.2022” failed: FATAL: could not open file “base/16385/pg_filenode.map”: No such file or directory

但是不会影响其它库的连接：

pg14@vm-192-168-204-153-> psql postgres

psql (14.1)

Type “help” for help.

postgres=#

而如果global目录下的该文件误删，那么所有库均无法连接：

pg14@vm-192-168-204-153-> psql postgres

psql: error: connection to server on socket “/home/pg14/pgdata/.s.PGSQL.2022” failed: FATAL: could not open file “global/pg_filenode.map”: No such file or directory

pg14@vm-192-168-204-153-> psql bill

psql: error: connection to server on socket “/home/pg14/pgdata/.s.PGSQL.2022” failed: FATAL: could not open file “global/pg_filenode.map”: No such file or directory

因此我们可以知道，当pg_filenode.map文件损坏或者被误删后，那么至少对应的库肯定是连接不上了，那么我们也没办法手工去创建该文件了。

不过一般来说大部分库的这个文件都是一样的，很少会去对该文件进行修改，除非你对这些系统表进行了vacuum full之类的操作。而如果你真的不幸该库做过类似操作那该怎么办呢？只好先从其它库拷贝一个文件过来，然后pg_filedump本库的pg_class的数据文件看看相应的系统表的信息，然后要注意，不要去直接修改pg_filenode.map文件，而是要去修改数据文件的文件名，让其满足pg_filenode.map中的映射关系。

为什么呢？我们前面说过该文件尾部有一个根据文件名进行计算的校验值，如果直接修改pg_filenode.map文件的话，则会提示校验值不对：

psql: error: connection to server on socket “/home/pg14/pgdata/.s.PGSQL.2022” failed: FATAL: relation mapping file “base/16385/pg_filenode.map” contains incorrect checksum

总结：

误删pg_filenode.map怎么办？首先运气好的话从别的库拷贝一个该文件，如果可用的话就可以直接使用。

而如果你的库上该文件中的系统表做过vacuum full之类的操作，那么便需要通过类似pg_filedump的方式去pg_class的数据文件中获取相关的信息，然后手动修改相关数据文件名让其满足pg_filenode.map中的映射关系。

当然该方法会很麻烦，所以还是要注意千万别误删了你的pg_filenode.map！

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