GaussDB系统表（GPT-6生成）

系统表可以按照功能分为几大类：

1. 系统目录（System Catalogs）：描述数据库对象，如表、列、索引、约束、命名空间。
2. 事务与存储元数据：事务状态、表存储参数、分区信息等。
3. 权限与安全元数据：用户、角色、权限、行级安全策略。
4. 运行时统计与监控视图：数据库连接、锁、后台进程、SQL 执行统计。
5. GaussDB 扩展目录：分布式节点、分区、存储引擎、在线 DDL 等特有功能（具体名称和字段取决于版本及部署形态）。

需要区分：真正的系统表（catalog tables）、系统视图（views）、函数和底层存储文件。比如 pg_class 是系统目录表，而 pg_stat_activity 通常是基于系统信息提供的统计视图，并不等价于普通物理表。

下面以 PostgreSQL 兼容内核和 GaussDB 常见目录结构为基础介绍。GaussDB 不同版本（尤其是企业版、分布式部署、openGauss 衍生版本）可能存在目录扩展或字段差异，具体以你的源码和目标版本为准。

一、最核心的系统目录：表结构与对象定义

如果你要从数据库内核源码出发，建议先掌握下面这组表。它们构成了 PostgreSQL 系数据库的基本元数据关系。

1. pg_class

核心

关系（Relation）目录：表、索引、视图、序列、TOAST 等。

关键字段：

• oid：Relation OID
• relname：关系名称
• relnamespace：所属 Schema 的 OID
• relkind：关系类型
• relam：访问方法
• relfilenode：物理存储文件标识
• relpages / reltuples：统计信息
• reltoastrelid：关联 TOAST 表
• reloptions：存储参数

内核关联：RelationData、RelationGetRelid()、RelationOpen()、rd_rel、rd_smgr 等。

例如，查询一个表是否存在、表的存储参数、关系类型，通常从 pg_class 开始。

2. pg_attribute

列（Attribute）目录：每个关系的列定义。

关键字段：

• attrelid：所属关系 OID
• attname：列名
• attnum：列号
• atttypid：类型 OID
• atttypmod：类型修饰信息
• attisdropped：是否已删除
• attnotnull：非空约束标记

内核关联：TupleDesc、Form_pg_attribute、RelationGetDescr()、列映射与元组布局。

重点： pg_attribute 不只记录用户表的列，也包含系统列和索引等其他关系的属性条目。

3. pg_type

数据类型目录。

关键字段：

• oid：类型 OID
• typname：类型名称
• typlen：类型长度
• typtype：类型类别
• typelem：数组元素类型
• typrelid：复合类型对应的关系 OID

内核关联：TypeCache、类型输入输出函数、TupleDesc、类型系统与表达式执行。

例如，pg_attribute.atttypid 通常关联 pg_type.oid。

4. pg_namespace

Schema / 命名空间目录。

关键字段：

• oid
• nspname
• nspowner

内核关联：名称解析、Schema 搜索路径、RangeVar 到关系 OID 的解析过程。

常用关联：

pg_class.relnamespace → pg_namespace.oid

典型查询：定位一张表的完整结构

SELECT
    c.oid AS relid,
    n.nspname AS schema_name,
    c.relname,
    c.relkind,
    c.relam,
    c.relfilenode,
    c.reltablespace,
    c.reloptions
FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n
    ON n.oid = c.relnamespace
WHERE n.nspname = 'public'
  AND c.relname = 'your_table';

查询表的列和类型：

SELECT
    a.attnum,
    a.attname,
    a.atttypid,
    t.typname,
    a.atttypmod,
    a.attnotnull,
    a.attisdropped
FROM pg_attribute a
JOIN pg_type t
    ON t.oid = a.atttypid
WHERE a.attrelid = 'public.your_table'::regclass
  AND a.attnum > 0
ORDER BY a.attnum;

二、索引、约束与 DDL 相关目录

这一组对你做 Online DDL、索引重建、表结构变更尤其重要。

5. pg_index

索引元数据。

关键字段：indexrelid、indrelid、indisunique、indisprimary、indisvalid、indisready、indkey、indpred、indexprs。

关联：pg_index.indexrelid → pg_class.oid，pg_index.indrelid → pg_class.oid。

Online DDL 重点： 索引是否有效、是否准备好接受写入、索引所属表及索引列定义，都需要结合此表和 pg_class 分析。

6. pg_constraint

约束定义。

支持主键、唯一约束、外键、CHECK 等约束。

关键字段：conname、conrelid、contype、conindid、conkey、confrelid、convalidated。

7. pg_inherits

表继承及相关父子关系。

重点用于继承树、分区父子关系等元数据分析；在不同版本中，分区的主要信息还需要结合专用分区目录。

8. pg_attrdef

列默认值定义，例如 DEFAULT nextval(...)。

与 pg_attribute 结合，可分析列默认表达式、DDL 变更后默认值元数据等。

9. pg_depend

数据库对象之间的依赖关系。

例如视图依赖表、对象依赖类型、约束依赖索引等。

DDL 内核意义： DROP、ALTER、对象重命名和依赖检查时，需要处理对象之间的依赖关系。

查询索引及索引状态

SELECT
    idx.indexrelid,
    idx.indrelid,
    idx.indisunique,
    idx.indisprimary,
    idx.indisvalid,
    idx.indisready,
    c.relname AS index_name
FROM pg_index idx
JOIN pg_class c
    ON c.oid = idx.indexrelid
WHERE idx.indrelid = 'public.your_table'::regclass;

字段和目录结构在 GaussDB 版本中可能有所扩展，建议以目标版本的 pg_index.h 和 SQL 定义为准。

三、分区表相关系统表

对于 GaussDB 分布式内核，分区元数据值得单独掌握。特别是涉及分区合并、分区交换、分区索引、分区 DDL 时。

pg_partition（GaussDB / openGauss 扩展）

在相关 GaussDB 版本中，PG_PARTITION 用于记录分区表、表分区及索引分区等信息。华为 GaussDB 分布式开发文档明确介绍了该目录及其字段。

常见需要关注的字段包括：

字段	用途
oid	分区对象 OID
relname	分区对象名称
parttype	对象类型
parentid	父分区表或索引相关 OID
partstrategy	分区策略
relfilenode	物理存储标识（适用的分区对象）

具体字段和 parttype 编码需以你的 GaussDB 版本为准。

分区内核关联

建议结合以下对象和代码路径研究：

• pg_class：关系的基本元数据。
• pg_partition：分区对象及分区层级信息。
• pg_attribute：分区表及其列定义。
• 分区路由、分区裁剪和分区索引相关的内核结构。
• 分区 DDL 执行器、锁管理、缓存失效及元数据更新。

重要区别： 不要把 pg_class 中的普通表信息与 GaussDB 扩展的分区目录信息视为完全等价。分区目录通常提供更具体的分区对象元数据。

四、统计信息与优化器相关系统表

10. pg_statistic

保存优化器使用的列统计信息。

主要用于：

• 直方图（Histogram）

• 最常见值（MCV）

• NULL 比例

• 不同值估计

• 相关统计信息

内核关联：

• ANALYZE

• 优化器估算

• 选择性估计

• 统计信息缓存

• 扩展统计信息（如果版本支持）

GaussDB 的具体统计目录和字段可能存在扩展，应检查对应版本。

11. pg_stats（系统视图）

提供更便于查询的统计信息视图。它不是与 pg_statistic 完全同一种底层存储对象。

12. pg_statistic_ext（适用版本）

扩展统计信息定义，例如多列相关性统计信息。不同 GaussDB 分支的支持情况可能不同。

五、事务、存储与数据库级元数据

这一组不全是事务日志内部结构，但对数据库存储内核研究很有帮助。

13. pg_database

数据库级信息。

例如数据库名称、所有者、编码、默认表空间等。

注意： 它属于集群共享的系统目录类型，与只在单个数据库内存在的普通系统目录不同。

14. pg_tablespace

表空间元数据。

适用于分析关系与表空间之间的关联、存储位置以及相关 DDL 行为。

可结合 pg_class.reltablespace 使用。

15. pg_db_role_setting

保存数据库级别、角色级别的配置参数设置。

用于分析特定数据库或角色的参数覆盖。

需要特别区分：系统目录 vs 事务内部存储

pg_class 中的 relfrozenxid、relminmxid 等字段涉及事务 ID 老化和冻结进度；它们与事务管理器、VACUUM、事务 ID 回收机制有关。

但以下内容通常不是普通 SQL 可查询的系统目录表：

• pg_xact：事务提交状态存储目录。

• pg_multixact：多事务相关存储目录。

• pg_subtrans：子事务相关存储目录。

• pg_wal：WAL 日志存储目录（目录名称与版本及实现有关）。

对于 GaussDB 的 UHeap、Undo、CLOG/CSNLOG 等扩展，不能简单假设其实现完全等同于原生 PostgreSQL；应直接查看对应版本的事务管理与存储代码。

六、权限与角色相关系统表

16. pg_authid

角色（Role）及认证标识信息。

常见字段包括：

• oid

• rolname

• rolsuper

• rolinherit

• rolcreaterole

• rolcreatedb

• rolcanlogin

其中部分字段包含敏感的认证信息，权限控制需要特别注意。

17. pg_auth_members

角色成员关系。

用于分析：

• 角色继承

• 角色成员资格

• 权限传递路径

18. pg_default_acl

默认权限定义。

例如创建新表时的默认权限设置。

内核开发关注点

如果你要实现 Online DDL 进度信息的权限隔离，除了自定义函数本身的权限检查，还应研究：

• 当前用户和角色身份的获取方式。

• 系统目录访问权限。

• 系统视图的定义与安全边界。

• 分布式场景下 CN / DN 的权限执行位置。

具体安全策略需要结合 GaussDB 版本的认证授权实现，而不是直接假设原生 PostgreSQL 的行为完全适用。

七、函数、操作符与表达式系统表

这一组是理解 SQL 解析、类型推导、表达式执行和函数调用的重要基础。

系统目录	主要作用
pg_proc	函数与存储过程定义
pg_operator	操作符定义
pg_opclass	索引操作类
pg_am	访问方法定义
pg_amop	访问方法操作符关系
pg_amproc	访问方法支持函数
pg_cast	类型转换定义
pg_language	过程语言定义
pg_aggregate	聚合函数定义

对数据库内核最值得关注的三个

pg_proc

函数定义与函数 OID 解析密切相关。你通过 SPI_execute 调用内部 SQL 函数、注册新的系统函数时，需要理解函数目录和函数解析过程。

pg_am

访问方法目录。结合 pg_class.relam、索引访问方法接口，可以研究 B-tree、Hash 以及数据库扩展的访问方法。

pg_opclass / pg_amop / pg_amproc

索引操作类及支持函数相关元数据。对于新增索引类型、修改索引操作符语义或研究优化器索引匹配逻辑很重要。

八、运行时监控视图：不是传统系统目录，但实际非常关键

如果你的目标是实现 gs_stat_progress_online_ddl()，这组对象应该重点研究。

对象	作用
pg_stat_activity	会话、当前 SQL、事务状态等
pg_locks	锁信息
pg_stat_database	数据库级统计
pg_stat_all_tables	表级访问与维护统计
pg_stat_all_indexes	索引级统计
pg_stat_progress_vacuum	VACUUM 进度
pg_stat_progress_create_index	创建索引进度（适用版本）

与普通系统目录的区别： 这些通常是系统视图或动态统计接口，反映运行时状态，而不是所有信息都由一个普通、持久化的目录表直接存储。

Online DDL 进度功能可以借鉴什么？

建议重点研究以下设计点：

1. 进度数据模型：任务 ID、对象标识、阶段、开始时间、完成时间、进度计数器。

2. 访问权限：不同角色是否能看到其他用户的任务。

3. 快照一致性：多个 DDL 内部阶段状态的读取是否需要一致性保证。

4. 并发访问：进度记录更新与 DDL 清理、事务结束之间的锁关系。

5. CN / DN 可见性：分布式执行时，统计数据是集中收集还是各节点分别查询。

九、GaussDB 分布式扩展目录：需要按版本核对

这是和原生 PostgreSQL 差异最值得深入的部分。

pgxc_node

在采用 PGXC/openGauss 风格分布式架构的相关版本中，用于描述集群节点元数据。常见研究方向包括：

• CN / DN 节点信息

• 节点 OID

• 节点类型及角色

• 节点连接与分布式执行相关元数据

注意： 不能在未确认版本的情况下，直接将某个 openGauss 分支的字段或目录布局视为你正在使用的 GaussDB 企业版实现。

pgxc_group / pgxc_class 等

部分分布式版本可能提供节点组、分布键或分布式关系元数据相关目录。

对于这些表，建议从源码和实际数据库中的目录定义出发确认：

• 表是否存在。

• 字段类型和语义。

• 是否 CN / DN 上都存在。

• 是否允许普通用户访问。

• 目录更新发生在哪个执行节点。

• 分布式事务或 DDL 操作是否需要同步元数据。

系统目录定义
    │
    ├── pg_class / pg_attribute / pg_type
    │       │
    │       └── Relation / TupleDesc / relcache
    │
    ├── pg_index / pg_constraint
    │       │
    │       └── 索引与约束 / DDL 依赖
    │
    ├── pg_partition
    │       │
    │       └── 分区元数据 / 分区 DDL
    │
    ├── pgxc_*（适用版本）
    │       │
    │       └── 分布式元数据 / CN-DN 执行
    │
    └── pg_stat_* / 进度视图
            │
            └── 运行时统计 / Online DDL 监控

十、在 GaussDB 环境中确认实际存在的系统表

不要只依赖 PostgreSQL 文档或其他 GaussDB 版本的目录清单。对于你当前的闭源 GaussDB Kernel，最可靠的方式是直接查看运行中的数据库目录。

1. 列出系统目录与视图

SQL

SELECT
    n.nspname AS schema_name,
    c.relname,
    c.relkind,
    c.oid
FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n
    ON n.oid = c.relnamespace
WHERE n.nspname IN ('pg_catalog', 'pg_toast')
ORDER BY n.nspname, c.relname;

2. 查询某个系统表的实际字段

SELECT
    a.attnum,
    a.attname,
    format_type(a.atttypid, a.atttypmod) AS data_type,
    a.attnotnull,
    a.attisdropped
FROM pg_attribute a
WHERE a.attrelid = 'pg_catalog.pg_class'::regclass
  AND a.attnum > 0
ORDER BY a.attnum;

对于 GaussDB 扩展表，可以将 pg_class 替换为要检查的对象名称；如果目标对象是版本特有目录，先确认其存在。

3. 从源码搜索目录定义

如果你有 GaussDB Kernel 源码，建议重点搜索：

rg "CATALOG\(pg_class" src/
rg "CATALOG\(pg_partition" src/
rg "FormData_pg_class" src/
rg "Anum_pg_class" src/
rg "RelationGetDescr" src/

GaussDB 目录可能包含 PostgreSQL 原生目录定义以及额外的本地扩展。具体路径应根据你的源码树进行调整。

进一步深入

如果你准备继续研究，我建议下一步重点看：

pg_class + Relcache

从系统目录元数据到 RelationData、缓存与 DDL 更新。

pg_partition + 分区内核

分区元数据、分区索引和 DDL 更新路径。

GaussDB 分布式系统目录

CN/DN、节点元数据、分布式关系与目录一致性。

系统目录与 Online DDL

如何设计进度表、统计视图、权限和并发读取。

参考资料：

• PostgreSQL 系统目录概览 ：原生目录的整体分类和用途。

• GaussDB PG_CLASS 文档 ：GaussDB 系统表字段说明。

• GaussDB Distributed Developer Guide ：分布式版本中 PG_PARTITION 等系统目录相关说明。