PostgreSQL Arxitekturası, Proses və Yaddaş İdarəetməsi

PostgreSQL, digər RDBMS-lər kimi əlaqəli verilənlər bazasının idarəetmə sistemidir (Relational Database Management System). Bu sistem məlumatları əlaqəli cədvəllər şəklində saxlayır və idarə edir.

1. Müştəri-Server Arxitekturası

PostgreSQL müştəri-server əsaslıdır. Müştəri tətbiqləri (psql, pgAdmin, Python, Java və s.) TCP/IP və ya Unix Socket vasitəsilə serverə qoşulur.

PostMaster — PostgreSQL-in əsas prosesi:

• Yeni bağlantıları qəbul edir (default port: 5432),
• Hər bir bağlantı üçün backend prosesi yaradır,
• Background və auxiliary prosesləri idarə edir,
• Serverin işə düşməsi və bağlanmasını nəzarətdə saxlayır,
• Proseslərin aktiv və idle vəziyyətlərini izləyir.

PostMaster, həmçinin background proseslərin aktivliyini və idle vəziyyətini idarə edir.

2. Backend Proseslər və Yaddaş

Hər backend prosesi yalnız bir müştəri bağlantısını idarə edir və yaddaşı iki hissəyə bölünür: özəl (private) və paylaşılan (shared).

Private Memory (Per Backend)

• work_mem — Sort, Hash join, Merge join, Bitmap əməliyyatları üçün ayrılır. Default 4 MB. Hər əməliyyat üçün ayrılır (per operation), yəni bir sorğuda bir neçə sort varsa, hər biri üçün ayrıca work_mem istifadə olunur.
• temp_buffers — Müvəqqəti cədvəllər üçün buffer. Default 8 MB.
• Local Caches — Daxili metadata (catalog cache, relcache) üçün istifadə olunur.
• Connection State — Sessiyanın tranzaksiya vəziyyəti, hazır ifadələr və session dəyişənləri saxlanılır.

Work_mem Nümunəsi:

• Bir sorğuda 3 sort əməliyyatı varsa, hər biri üçün 4 MB → toplam 12 MB istifadə olunur. Hash join əməliyyatları da bu yaddaşdan istifadə edir.

Tuning :

• Conservative: 4MB (çox sayda bağlantı)
• Moderate: 16–64MB (orta səviyyəli bağlantılar, mürəkkəb sorğular)
• Aggressive: 256MB–1GB (az bağlantı, analitik sorğular)
• Per-session tuning: SET work_mem = '256MB';

Maximum memory belə hesablanır:

Max memory ≈ work_mem × max_connections × avg_operations_per_query

Shared Memory

• Shared Buffers — Disk səhifələrini RAM-da saxlayır. Məqsəd disk oxumalarını azaltmaq və sorğuları sürətləndirməkdir. Default 128 MB, RAM-ın 25%-i.
• WAL Buffers — Write-Ahead Log üçün istifadə olunur, məlumatların etibarlı saxlanmasını təmin edir.
• Lock Tables — Cədvəl və sətrlərə qoyulan kilidləri izləyir.
• Process Information — Aktiv və pasiv proseslər, tranzaksiya vəziyyətləri haqqında məlumat verir.

3. Background Proseslər

PostgreSQL-də background proseslər müxtəlif vəzifələri yerinə yetirir:

• Background Writer — Diskdəki dəyişiklikləri yayır, checkpointer işini asanlaşdırır.
• Checkpointer — Müəyyən intervallarla bütün dəyişiklikləri diskə fsync edir.
• WAL Writer — WAL buffers-dəki məlumatları diskə yazır.
• WAL Archiver — WAL fayllarını arxivləyir (backup və replikasiya üçün).
• Autovacuum Launcher və Workers — Ölü tuples-ları təmizləyir, statistikaları yeniləyir.
• Stats Collector — Server statistikasını toplayır.
• Logical Replication Workers — Verilənlərin replikasiyası üçün məlumatları hazırlayır.

Dead Tuples və Autovacuum

• PostgreSQL-də bir sətir silindikdə, əslində dərhal diskdən silinmir, bu “dead tuple” olaraq qalır.
• Autovacuum launcher və workers bu tuples-ları təmizləyir və statistikaları yeniləyir.

4. Memory Flow: Query Execution

Bir sorğunun (SELECT * FROM users ORDER BY created_at LIMIT 100) icrası zamanı yaddaş və I/O axını:

1. Parse və Plan — Backend prosesin private yaddaşında parser və planner istifadə olunur.
2. Read from Shared Buffers — Məlumat səhifələri əvvəlcə cache-dən oxunur. Cache miss olduqda diskdən gətirilir.
3. Sort in work_mem — Sort əməliyyatı üçün work_mem istifadə olunur. Sığarsa in-memory sort, sığmazsa disk sort.
4. Return Results — Nəticələr müştəriyə qaytarılır.

5. Yaddaş Parametrləri və Planlama

• shared_buffers və OS page cache paralel işləyir, hər ikisi nəzərə alınmalıdır.
• work_mem, temp_buffers, maintenance_work_mem backend başına yaddaş istifadəni müəyyən edir.
• Connection pooling (PgBouncer, Pgpool-II) idle bağlantıların RAM istifadəsini azaldır.

6. Monitoring və Sorğular

Aktiv proseslər:

SELECT pid, usename, client_addr, client_port, backend_start, state, query, application_name 
FROM pg_stat_activity 
ORDER BY backend_start;

Proses tipi və statusu:

SELECT pid, 
       CASE WHEN backend_type = 'client backend' THEN 'Client Backend' END AS process_types, 
       CASE WHEN state IS NULL THEN 'Background Process' ELSE state END AS status 
FROM pg_stat_activity;

Yaddaş parametrləri:

SELECT name, setting, unit, short_desc 
FROM pg_settings 
WHERE name IN ('maintenance_work_mem','work_mem','temp_buffers','max_connections');

7. Nəticə

Bu məqalədə PostgreSQL-in əsas arxitekturası, backend və background prosesləri, yaddaş idarəetməsi, work_mem və temp_buffers, shared_buffers, autovacuum, WAL və replikasiya ilə bağlı anlayışlar birləşdirilmiş şəkildə izah olunmuşdur.

Düzgün konfiqurasiya və monitorinq performansı artırır, resurs istifadəsini optimallaşdırır və verilənlərin etibarlı saxlanmasını təmin edir.