PostgreSQL 아키텍처 개요

지난 글에서 Oracle 멀티테넌트 아키텍처를 살펴봤다. 이제부터는 PostgreSQL 시리즈를 시작한다. PostgreSQL은 오픈소스 RDBMS 중 가장 강력한 기능 집합을 보유하며, Oracle과는 설계 철학이 크게 다르다. 첫 번째 주제는 전체 아키텍처 구조다.

PostgreSQL의 프로세스 기반 설계

PostgreSQL은 멀티스레드가 아닌 멀티프로세스 아키텍처를 사용한다. 하나의 클라이언트 연결마다 서버가 독립된 OS 프로세스를 생성(fork)해 처리한다. 이는 Oracle의 Dedicated Server 모델과 유사하지만, Oracle처럼 공유 서버(Shared Server)가 없고 PgBouncer 같은 외부 커넥션 풀러에 의존한다.

이 방식의 장점은 격리성 — 한 세션이 죽어도 다른 세션에 영향을 주지 않는다. 단점은 연결당 오버헤드가 크다는 것이다(기본 10MB 정도의 메모리 소비).

Postmaster — 리스너 겸 감독자

Postmaster는 PostgreSQL의 최상위 프로세스다. TCP 포트 5432를 리슨하며, 새 클라이언트 연결 요청을 받으면 fork()로 Backend Process를 생성한다. 또한 모든 백그라운드 프로세스를 감독하고, 비정상 종료 시 재시작한다.

# Postmaster 프로세스 확인 (Linux)
ps aux | grep postgres | head -5

# PostgreSQL 시작/종료
pg_ctl start  -D /var/lib/postgresql/data
pg_ctl stop   -D /var/lib/postgresql/data -m fast
pg_ctl reload -D /var/lib/postgresql/data  # 설정 리로드

Shared Memory 구조

Backend Process들이 데이터를 공유하는 영역이다.

구성 요소	역할	설정 파라미터
Shared Buffers	테이블·인덱스 페이지 캐시	shared_buffers (기본 128MB, 권장 RAM의 25%)
WAL Buffers	WAL 레코드 임시 버퍼	wal_buffers (기본 자동, 보통 16MB)
Lock Table	잠금 정보	-
Proc Array	모든 백엔드의 트랜잭션 상태	-
CLOG	트랜잭션 커밋/롤백 기록	pg_xact/ 디렉토리

Backend Process의 쿼리 처리

클라이언트가 SQL을 보내면 Backend Process가 다음 순서로 처리한다.

1. Parser: SQL → Parse Tree (문법 오류 검출)
2. Rewriter: 뷰 확장, 규칙(Rule) 적용
3. Planner/Optimizer: 실행 계획 생성 (통계 기반 CBO)
4. Executor: 계획대로 데이터 접근 · 반환

실행 계획은 EXPLAIN ANALYZE로 확인하고, pg_stat_statements 확장으로 누적 통계를 추적한다.

-- 현재 활성 세션 조회
SELECT pid, usename, application_name,
       state, wait_event_type, wait_event,
       query_start, query
FROM   pg_stat_activity
WHERE  state != 'idle'
ORDER  BY query_start;

주요 백그라운드 프로세스

PostgreSQL은 여러 백그라운드 프로세스가 협력해 데이터 무결성과 성능을 유지한다.

프로세스	기능
Checkpointer	Shared Buffers의 더티 페이지를 주기적으로 디스크에 기록
BGWriter	체크포인트 사이에 더티 페이지를 선행 플러시 (I/O 분산)
WAL Writer	WAL 버퍼를 pg_wal/ 디렉토리에 주기적으로 플러시
Autovacuum	Dead Tuple 정리 및 통계 수집 자동화
Stats Collector	pg_stat_* 뷰에 활동 통계 수집
Logger	postgresql.log에 서버 로그 기록
Archiver	WAL을 아카이브 위치에 복사 (PITR 지원)

이들은 Postmaster의 자식 프로세스로 시작되어 전체 서버 수명 동안 실행된다.

디렉토리 구조 (PGDATA)

$PGDATA/
├── base/           # 데이터베이스별 디렉토리 (OID 기반)
│   └── 16384/      # 특정 DB의 테이블·인덱스 파일
├── global/         # 클러스터 전체 공유 테이블
├── pg_wal/         # WAL 세그먼트 파일 (기본 16MB씩)
├── pg_xact/        # 트랜잭션 커밋 로그 (CLOG)
├── postgresql.conf # 서버 설정
├── pg_hba.conf     # 인증 규칙
└── PG_VERSION      # 주 버전 번호

-- PGDATA 경로 확인
SHOW data_directory;

-- 설정 파일 경로
SHOW config_file;
SHOW hba_file;

Oracle과의 핵심 차이

항목	PostgreSQL	Oracle
프로세스 모델	멀티프로세스 (fork)	멀티스레드 + 백그라운드
인스턴스 개념	없음 (클러스터 단위)	SGA + 프로세스 집합
커넥션 풀	PgBouncer 등 외부 도구	Dedicated/Shared Server
통계	pg_stat_* 뷰	V$, DBA_HIST_*
라이선스	BSD (무료)	상용

정리

PostgreSQL의 핵심은 간결한 프로세스 기반 설계다. 모든 연결이 독립적인 Backend Process로 실행되고, Shared Memory를 통해 협력한다. 다음 글에서는 프로세스 모델을 더 깊이 파고들어 각 프로세스의 메모리 구조를 살펴본다.

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지난 글: 멀티테넌트 — CDB와 PDB

다음 글: PostgreSQL 프로세스 모델

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