[DB] PostgreSQL: 프로세스 모델, MVCC, WAL, 확장성

2026년 6월 25일 · 수정 2026년 6월 25일 · 📖 약 1분 · 488자/단어 #postgresql #database #sql #mvcc #wal

정의

PostgreSQL 은 오픈소스 ORDBMS. 1986 UC Berkeley POSTGRES 의 후예. MVCC, 확장 가능 타입, JSONB, full-text search, GIS (PostGIS), 벡터 (pgvector) 등 무거운 데이터 시스템 의 표준.

프로세스 모델

flowchart TB
    Postmaster[postmaster<br/>master process] --> BG[Background workers]
    BG --> WAL_W[WAL writer]
    BG --> BG_W[Background writer]
    BG --> Checkpointer[Checkpointer]
    BG --> Autovacuum[Autovacuum launcher]
    BG --> Stats[Stats collector]
    Postmaster -->|fork| C1["Backend 1<br/>(connection)"]
    Postmaster -->|fork| C2[Backend 2]
    Postmaster -->|fork| C3[Backend N]

IMPORTANT

프로세스 per connection. 1000 연결 = 1000 OS 프로세스. connection pool (PgBouncer) 가 거의 필수.

MVCC + VACUUM

자세한 건 mvcc 참고. PostgreSQL 의 dead tuple 누적 → VACUUM 으로 회수.

flowchart LR
    Update[UPDATE 한 행] --> NewVer[새 버전 tuple]
    Update --> DeadVer["옛 버전 tuple<br/>(dead)"]
    Auto[autovacuum<br/>주기적 실행] --> DeadVer
    Auto -->|회수| Space[빈 공간]

VACUUM 종류	동작
`VACUUM`	dead tuple 표시, 공간 회수
`VACUUM ANALYZE`	+ 통계 갱신
`VACUUM FULL`	table rewrite. LOCK 필요. 운영 중 금지
autovacuum	자동

CAUTION

autovacuum 이 따라잡지 못하면 pg_stat_user_tables.n_dead_tup 증가 → 쿼리 느려짐 + transaction ID wrap-around 위험.

WAL (Write-Ahead Log)

sequenceDiagram
    Client->>Backend: UPDATE ...
    Backend->>WAL: write log record
    Backend->>SharedBuffer: page dirty
    Backend-->>Client: COMMIT OK
    Note over Backend: WAL fsync 후 commit
    Checkpointer->>Disk: dirty page → 데이터 파일

COMMIT = WAL fsync 면 OK. 데이터 파일은 나중에 checkpoint 시.
crash recovery = WAL replay.
replication 도 WAL streaming.

TOAST (큰 컬럼 압축)

The Oversized-Attribute Storage Technique

row size > 2KB 이면:
1. 압축 (LZ4 / pglz)
2. 그래도 크면 → toast 테이블에 *분할 저장*

대용량 텍스트 / JSONB / bytea 가 자동 처리. 사용자 코드 불필요.

핵심 도구

도구	의미
`psql`	CLI
`pg_dump` / `pg_restore`	백업
`pg_basebackup`	physical 백업
`pg_rewind`	replica → primary 빠른 동기화
`pgbench`	벤치마크
`EXPLAIN`	쿼리 plan
`pg_stat_*`	통계 view

EXPLAIN ANALYZE

EXPLAIN (ANALYZE, BUFFERS) SELECT * FROM users WHERE email = 'koa@x.com';

자세한 건 query-explain-plan 참고.

인덱스 종류

인덱스	용도
B-tree	일반 (default)
Hash	등가 검색만
GIN	다값 (배열, JSONB, full-text)
GiST	공간, 범위
SP-GiST	공간 partitioning
BRIN	큰 시계열 (작은 인덱스)
Bloom	다컬럼 (확률적)

자세한 건 gin-gist-hash-indexes 참고.

확장 (Extension)

CREATE EXTENSION postgis;      -- 공간
CREATE EXTENSION pgvector;     -- 벡터
CREATE EXTENSION pg_stat_statements;  -- 쿼리 통계
CREATE EXTENSION pg_trgm;      -- 트라이그램 (LIKE 최적화)
CREATE EXTENSION timescaledb;  -- 시계열

PostgreSQL 의 최대 강점. 코어를 확장 으로 거대화.

흔한 함정

WARNING

SELECT * + 인덱스 only scan 기대 = TOAST 컬럼 있으면 table fetch 강제. 필요 컬럼만.
너무 많은 인덱스 = INSERT/UPDATE 느려짐. 사용 안 되는 인덱스 pg_stat_user_indexes.idx_scan = 0 으로 식별.
pg_dump 의 논리 백업 만 의존 = 대용량은 시간 폭증. pg_basebackup + WAL archive 가 정통.
autovacuum disable = transaction ID wrap-around → DB 정지. 절대 끄지 말 것.