我們知道在數據庫行數據更新時，索引也需要進行維護，如果是高併發的情況下，索引維護的代價很大，可能造成索引分裂。Pg爲了避免這個問題，採用了HOT（堆內元組技術）解決這個問題，下面我們就這個技術詳細探討一下。
我們先看看postgresql中page的結構：
Pd_lsn：本頁面最後一次變更所寫入的xlog記錄對於的lsn。
Pd_checksum：頁面校驗和。
Pd_lower：指向行指針的末尾（空閒空間開始位置）。
Pd_upper：指向最新堆元組的起始位置（空閒空間結束位置）。
Pd_special：用在索引頁中，在索引頁中它指向特殊空間的起始位置，在堆表頁面中它指向頁尾。
Pd_pagesize_version：頁面大小以及頁面佈局的版本號。
Pd_prune_xid：本頁面可以修剪的最老元組的xid。
從上面的結構我們可以看到，pd_lower和pd_upper分別指向空閒空間的起始和終止位置，而圖中的1和2是行指針，分別指向真實的元組位置。
瞭解了page的結構後我們再來看看元組的結構：
T_mix：插入此元組的事務txid。
T_max：刪除或更新此元組的事務txid，如果爲刪除或更新則爲0。
T_cid：command id，在當前事務中，已經執行過多少條sql，例如執行第一條sql時cid=0，第二條cid=2。
T_ctid：保存着執行自身或者新元組的元組標識符（tid），在更新元組後tid指向新版本的元組，否則指向自己，這個我們後面會細細討論。
介紹完上面的基本概念後我們再來看看postgresql如何通過b樹索引找到對應的數據行的。
我們知道索引元組中是kv的結構，key代表的是查詢條件的值，value即TID，TID中記錄了兩部分信息，block=2代表頁面號，數據位於第幾個塊（頁面），offset=2代表第二個元組，這樣就通過索引直接定位了某一條記錄，而不需要對頁面進行掃描。
下面我們進入正題，我們再來看看元組是如何更新的，我們知道元組的更新其實是新插入一條記錄如下圖所示，如果沒有hot技術的話，每更新一個行，就會插入一個元組，同時會在索引頁中新增一一條元組，該元組中的tid指向新的元組，而索引的維護開銷也是非常大的，可以想象，這樣的話在頻繁更新的系統中不僅數據會膨脹而且索引也會膨脹，同時維護索引的開銷太大。
於是postgresql使用HOT（堆內元組技術）解決這個問題，總體思想是在更新時通過修改指針指向定位新元組，而不需要插入相應的索引元組。我們來看看hot更新的流程：
在元組結構的t_informask2字段中有兩個標記位，heap_hot_update和heap_only_tuple，在更新tuple1時，postgresql會將tuple1（老元祖）的標記位置爲heap_hot_update，同時將tuple2（新元組）的標記位置爲heap_only_tuple。
1.首先找到目標數據的索引元組
2.然後通過索引元組中的位置，訪問行指針數組，找到行指針1
3.讀取tuple1
4.發現tuple1的標記位是heap_hot_update，於是通過tuple1的t_ctid字段讀取tuple2（上面也提到過，當元組被更新過後，元組的t_ctid字段指向新的元組）
上面的過程其實訪問了tuple1和tuple2兩個數據塊，這時我們可能會考慮到一個問題，如果tuple1因爲vacuum清理掉了，就無法通過tuple的ctid字段定位到tuple2了，爲了解決這個問題，postgresql會在合適的時候進行行指針的重定向（redirect），這個過程稱爲修剪。
此時訪問新元組的流程如下：
1.首先找到目標數據的索引元組
2.然後通過索引元組中的位置，訪問行指針數組，找到行指針1
3.通過行指針的重定向，找到行指針2
4.通過行指針2定位tuple2
在postgresql進行修剪時，會挑選合適的時機來清理死元組，這個過程稱爲碎片整理，如下圖所示：
碎片整理並不會清理索引元組，所以碎片整理比普通vacuum清理的開銷要小的多。HOT特性降低了表和索引的空間消耗，同時減少了vacuum需要處理的元組數量，對於性能有很好的提升。
當然HOT技術也不是萬能的，它也有不適用的場景，比如下面兩個場景：
1.當更新的元組和老元祖不在同一個page中時，指向該元組的索引元組也會被添加到索引頁面中。
2.當索引的key值更新時，會在索引頁面中插入一條新的索引元組。
學習精益求精，技術永無止境，加油吧。
歡迎關注我的公衆號：數據庫架構之美
