Что такое vacuum в PostgreSQL и зачем он нужен?

Что такое VACUUM

PostgreSQL использует MVCC (Multi-Version Concurrency Control) для изоляции транзакций: вместо изменения строки на месте создаётся новая версия, а старая помечается как «мёртвая» (dead tuple). VACUUM убирает мёртвые кортежи и освобождает место для повторного использования. Без регулярного VACUUM таблицы раздуваются (bloat), а при переполнении счётчика транзакций грозит Transaction ID Wraparound.

Типы VACUUM

-- Стандартный VACUUM: помечает мёртвые кортежи как доступные для повторного использования
-- НЕ возвращает место ОС, НЕ блокирует таблицу на чтение/запись
VACUUM users;

-- VACUUM ANALYZE: убирает мёртвые кортежи + обновляет статистику планировщика
VACUUM ANALYZE users;

-- VACUUM FULL: дефрагментирует таблицу и возвращает место ОС
-- БЛОКИРУЕТ таблицу на всё время (аналог REWRITE TABLE)
-- Используйте только при критичном bloat и возможности простоя
VACUUM FULL users;

-- VACUUM VERBOSE: подробный вывод о проделанной работе
VACUUM (VERBOSE, ANALYZE) users;

-- VACUUM FREEZE: заморозить транзакционные ID (предотвратить wraparound)
VACUUM FREEZE users;

Autovacuum

Autovacuum — фоновый процесс, запускающий VACUUM автоматически при достижении порога мёртвых кортежей. Настраивается глобально в postgresql.conf и per-table.

-- Глобальные настройки autovacuum
-- postgresql.conf:
-- autovacuum = on
-- autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.2    # 20% мёртвых кортежей = триггер
-- autovacuum_analyze_scale_factor = 0.1   # 10% = триггер для ANALYZE
-- autovacuum_vacuum_threshold = 50        # минимум 50 строк

-- Per-table настройки для высоконагруженных таблиц
ALTER TABLE events SET (
    autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.01,   -- 1% (не 20%)
    autovacuum_vacuum_threshold = 100,
    autovacuum_analyze_scale_factor = 0.005
);

-- Проверить текущие настройки таблицы
SELECT relname, reloptions
FROM pg_class
WHERE relname = 'events';

Мониторинг VACUUM

-- Состояние таблиц: мёртвые кортежи, последний VACUUM
SELECT
    schemaname,
    relname,
    n_dead_tup,
    n_live_tup,
    ROUND(100.0 * n_dead_tup / NULLIF(n_live_tup + n_dead_tup, 0), 2) AS dead_pct,
    last_vacuum,
    last_autovacuum,
    last_analyze
FROM pg_stat_user_tables
ORDER BY n_dead_tup DESC
LIMIT 20;

-- Таблицы с риском Transaction ID Wraparound
SELECT
    relname,
    age(relfrozenxid) AS xid_age,
    2147483647 - age(relfrozenxid) AS xids_left
FROM pg_class
WHERE relkind = 'r'
ORDER BY age(relfrozenxid) DESC
LIMIT 10;
-- Если xid_age > 2 млрд — PostgreSQL уйдёт в аварийный режим!

Transaction ID Wraparound

PostgreSQL использует 32-битный счётчик транзакций. При переполнении (wraparound) все данные стали бы «из будущего» и невидимы. Для предотвращения: autovacuum FREEZE замораживает старые строки. Признак близкого wraparound: age(relfrozenxid) > 1.5 млрд.

-- Принудительная заморозка при высоком age
VACUUM FREEZE ANALYZE critical_table;

-- В postgresql.conf: агрессивная заморозка начинается при
-- autovacuum_freeze_max_age = 200000000 (200 млн)

Подводные камни

• VACUUM FULL — это REWRITE TABLE с эксклюзивной блокировкой. Для production без downtime используйте pg_repack или pg_squeeze.
• Долгая транзакция (idle in transaction) блокирует autovacuum от удаления мёртвых кортежей — всегда мониторьте pg_stat_activity WHERE state = 'idle in transaction'.
• Autovacuum по умолчанию ограничен в ресурсах (autovacuum_vacuum_cost_delay) и может не справляться с высоконагруженными таблицами — увеличьте autovacuum_max_workers и уменьшите cost delay.
• Repacked таблица требует свободного места размером с текущую таблицу — следите за дисковым пространством перед VACUUM FULL или pg_repack.
• Статистика планировщика не обновляется без ANALYZE — VACUUM без ANALYZE не помогает производительности запросов.
• Transaction ID Wraparound может случиться даже при включённом autovacuum, если на таблице есть репликационный слот без активного standby или долгая транзакция.
• VACUUM не работает с foreign tables и некоторыми типами партиционированных таблиц без явного указания секции.

• Отвечать про vacuum как про абстрактный SQL без учета MVCC, WAL, planner или конкретной версии PostgreSQL.
• Переносить поведение MySQL или ClickHouse на PostgreSQL без проверки документации.
• Не связывать механизм с последствиями для индексов, транзакций, блокировок или эксплуатации.
• Показывать синтаксис, который не поддерживается PostgreSQL.

• Кандидат объясняет vacuum через реальный механизм PostgreSQL, а не общими словами.
• Приводит корректный SQL или диагностический запрос для этой СУБД.
• Называет ограничения, версионные отличия или эксплуатационные последствия.
• Связывает ответ с проектированием приложения, производительностью, надежностью или безопасностью.