体系结构与物理存储
PostgreSQL 使用多进程架构。一个主服务进程管理实例生命周期，通常每个客户端连接由独立 Backend Process 处理；后台辅助进程负责 WAL、检查点、清理、归档、复制和并行任务。
进程与内存
| 组成 | 作用 |
|---|---|
| Postmaster | 监听连接、派生子进程并管理实例生命周期 |
| Backend Process | 处理一个客户端会话中的解析、优化、执行和事务 |
| Checkpointer | 执行检查点并推进恢复起点 |
| Background Writer | 提前写回部分脏页，平滑前台写入压力 |
| WAL Writer | 将 WAL 缓冲区内容写入 WAL 文件 |
| Autovacuum Launcher/Worker | 发现并处理需要 VACUUM、ANALYZE 的表 |
| Archiver | 把完成的 WAL 段复制到归档目标 |
| WAL Sender/Receiver | 在主库与备库之间传输 WAL |
共享内存保存 Shared Buffers、WAL Buffers、锁和事务状态等跨进程数据。每个连接还可能消耗排序、哈希、维护操作等私有内存，因此内存上限不能只按单个参数判断，而要结合并发执行节点数量估算。
数据库集群与 PGDATA
一个 PostgreSQL 实例只管理一个 database cluster，对应一个数据目录。一个 cluster 可以包含多个 database；角色和部分系统目录是 cluster 级对象，Schema 和普通业务对象位于具体 database 中。
| PGDATA 内容 | 作用 |
|---|---|
base/ | 各数据库默认表空间的数据目录，子目录名使用数据库 OID |
global/ | cluster 级系统表 |
pg_wal/ | WAL 段文件 |
pg_xact/ | 事务提交状态 |
pg_multixact/ | 多事务与共享行锁状态 |
pg_tblspc/ | 指向用户表空间目录的符号链接 |
pg_replslot/ | 复制槽的持久化状态 |
postgresql.auto.conf | ALTER SYSTEM 写入的参数 |
postmaster.pid | 运行实例的进程和数据目录等信息，正常停止后不存在 |
配置文件传统上位于 PGDATA，也可以放在其他位置。WAL 只记录数据库管理的变化，不会自动保护操作系统级配置文件、证书和外部脚本。
Relation、文件与 Fork
堆表和索引通常各自对应物理文件。文件名使用 Relation 的 filenode，而不是表名；较大的 Relation 会被拆成多个固定大小的文件段，避免依赖文件系统对超大单文件的支持。
同一个 Relation 可以包含多个 Fork：
| Fork | 文件形式 | 内容 |
|---|---|---|
| Main | filenode | 表或索引的主要数据页 |
| Free Space Map | _fsm | 各页可用空间的摘要，帮助插入寻找目标页 |
| Visibility Map | _vm | 堆页是否 all-visible、all-frozen；索引没有 VM |
| Initialization Fork | _init | Unlogged Relation 崩溃后重建所需的初始内容 |
表、索引、TOAST 表是独立 Relation。删除或重写对象可能改变 filenode，因此不能把文件名当作长期稳定的对象标识。
页、行与 TOAST
数据文件由固定大小的数据页组成，常见构建的页大小是 8 KiB。页头记录校验、WAL 位置和空闲空间边界，行指针指向页内 Tuple。更新行时通常写入新版本，旧版本保留到不再被任何快照需要并由 VACUUM 清理。
单行无法直接完整放入页时，TOAST 会根据列的存储策略进行压缩或移出主表，把大值拆成块保存在关联 TOAST 表中。TOAST 对应用透明，但会影响行宽估算、随机读取、更新放大和索引可用性。
Table Relation
├── Main Fork：Heap Page -> Line Pointer -> Tuple Version
├── FSM Fork：页空闲空间摘要
├── VM Fork：可见与冻结状态
└── TOAST Relation：被移出的变长大值表空间边界
表空间用于把 Relation 放到 PGDATA 之外的文件系统位置。它可以做容量与 I/O 布局，但不是数据库内的独立故障域：表空间目录缺失会导致相关对象不可访问，物理备份也必须覆盖所有表空间。
表空间不等同于 Schema，也不能提供对象级资源隔离。把 WAL、数据和备份放在不同设备上可以改变性能与故障风险，但必须保证备份工具和恢复流程理解完整的文件布局。