16.2 时序表与时间分区

分区不是“数据带时间戳以后自然要做的事”。它是一项物理设计决策：

查询能否按边界排除大部分数据？
写入能否稳定路由？
唯一性与外键合同是否仍成立？
分区数量、索引数量和维护动作是否可控？
迟到数据会落到仍可写的历史分区吗？
删除一个时间段是否真的比普通 DELETE 更有价值？

第 4 章先建立类型、约束与分区 ADR。本节只把那套判断落实到事件时间场景，不把“按天分区”包装成默认答案。

16.2.1 从 ch04 的分区 ADR 选择时间键

分区键首先决定数据归属

配送事件有两个候选：

occurred_at  事件实际发生时间
received_at  系统接收时间

按 received_at 分区的好处是写入几乎总落到最新分区，创建和冻结历史分区容易；坏处是“某业务日发生的事件”会散布到以后到达的分区。

按 occurred_at 分区使业务日查询与保留自然对应，也能只扫描目标事件时间范围；代价是迟到和重放会写旧分区，旧分区不能简单变成永久只读。

本章 ADR 选择：

partition_key: occurred_at
partition_timezone: UTC
partition_strategy: native RANGE
partition_bounds: "[)"

理由不是“事件表都该这么做”，而是本 PoC 的主要查询与历史围栏连接都以事件发生时间为准。若法规要求按接收时间保留原始消息，可让 raw ingest 与规范事件采用不同分区键。

父表合同

核心定义摘自 setup.sql：

CREATE TABLE shop_ch16.delivery_event (
  event_id       text NOT NULL,
  occurred_at    timestamptz NOT NULL,
  received_at    timestamptz NOT NULL,
  courier_id     text NOT NULL,
  event_type     text NOT NULL,
  source_sequence bigint NOT NULL,
  location       geometry(Point, 4326) NOT NULL,
  location_geog  geography(Point, 4326)
    GENERATED ALWAYS AS (
      location::geography
    ) STORED,
  PRIMARY KEY (occurred_at, event_id)
) PARTITION BY RANGE (occurred_at);

主键包含 occurred_at，不是为了业务身份。PostgreSQL 在分区父表上建立 UNIQUE/PRIMARY KEY 时，约束列必须包含所有分区键列；这样每个叶分区的局部唯一索引才能共同证明父表范围内不重复。

业务要求的全局 event_id 唯一性由未分区的：

event_registry(event_id PRIMARY KEY, ...)

承担。这个模式把两个合同分开：

event_registry: 全局领域身份
delivery_event: 分区内物理身份与数据载荷

若只在每个叶分区上建 UNIQUE(event_id)，同一个 ID 仍可出现在不同分区。应用重试改变 occurred_at 时尤其危险。

半开日分区

CREATE TABLE shop_ch16.delivery_event_20260308
PARTITION OF shop_ch16.delivery_event
FOR VALUES FROM ('2026-03-08 00:00:00+00')
             TO ('2026-03-09 00:00:00+00');

边界含义是：

lower <= occurred_at < upper

fixture 验证：

e008 2026-03-08 23:59:59Z -> delivery_event_20260308
e009 2026-03-09 00:00:00Z -> delivery_event_20260309

若没有可接收某值的分区，向父表写入会失败。生产应提前创建未来分区并监控覆盖范围，不应依赖事故发生后手工补表。

UTC 边界与当地业务日

本章日分区是 UTC 日，不等于纽约当地日。纽约 2026-03-08 当地日可能跨越两个 UTC 分区：

local 2026-03-08 00:00 America/New_York
  -> 2026-03-08 05:00Z

local 2026-03-09 00:00 America/New_York
  -> 2026-03-09 04:00Z

查询仍然写两个绝对边界：

WHERE occurred_at >= :lower_timestamptz
  AND occurred_at <  :upper_timestamptz

规划器可能保留两个相关 UTC 分区，其余分区被裁剪。这比为每个用户时区建立分区可控得多。

裁剪取决于谓词与分区边界

正例：

SELECT event_id
FROM shop_ch16.delivery_event
WHERE occurred_at >=
        TIMESTAMPTZ '2026-03-08 00:00:00+00'
  AND occurred_at <
        TIMESTAMPTZ '2026-03-09 00:00:00+00';

time-pruned-plan.sql 的固定计划只有：

Seq Scan on delivery_event_20260308

这已经是成功的分区裁剪。叶表只有七行，顺序扫描是合理选择；“没有使用 B-tree”不影响裁剪已经生效。

反例：

WHERE (occurred_at AT TIME ZONE 'UTC')::date
      = DATE '2026-03-08'

time-wrapped-plan.sql 显示：

Append
  -> delivery_event_20260307
  -> delivery_event_20260308
  -> delivery_event_20260309

逻辑答案一样，物理工作不同。不要用“给表达式建索引”代替分区裁剪；索引可减少每张叶表内的扫描，却不一定让规划器排除叶表。

官方声明式分区文档区分规划期与执行期裁剪，也明确指出裁剪由分区边界驱动而非普通索引。

从目录验证，而不是从表名猜

SELECT
  child.relname,
  pg_get_expr(child.relpartbound, child.oid)
FROM pg_inherits AS inheritance
JOIN pg_class AS child
  ON child.oid = inheritance.inhrelid
WHERE inheritance.inhparent =
      'shop_ch16.delivery_event'::regclass;

partition-catalog.sql 同时采集边界、行数、最早/最晚事件、owner 与 marker。正式验收不应只检查三张名字像日期的表。

16.2.2 写入模式、冷热生命周期与保留

写入链先处理身份，再路由事实

本章确定性流程：

ingest_attempt
  -> validate event_id payload consistency
  -> choose canonical attempt
  -> insert event_registry
  -> insert delivery_event parent
  -> PostgreSQL routes by occurred_at

顺序很重要。如果先向分区事件表写入，再尝试全局注册，两个并发事务可能把同一业务 ID 写进不同叶表。生产可使用单事务、注册表 INSERT ... ON CONFLICT、显式状态机或消息 inbox/outbox 协调，但必须让全局身份争用发生在可证明唯一的位置。

为迟到写入保留窗口

按事件时间分区时，“旧”不等于“不再写”。生产 ADR 至少定义：

normal_lateness: 15m
accepted_lateness: 7d
manual_backfill: ticketed
partition_read_only_after: 14d
retention_after: 400d

数字取决于业务，重要的是分开：

正常迟到：自动接受并更新聚合；
允许迟到：接受但触发更正或告警；
超窗回补：需要显式作业、审计和容量窗口；
冻结：应用角色不再写，但受控管理员可能回补；
保留到期：可删除或归档。

若把“昨天的分区”每天 00:00 立刻设只读，e001 这类迟到事件会在正常链路失败。

不要让 DEFAULT 分区变成垃圾桶

DEFAULT 分区可以避免缺分区导致写入失败，但会引入新的责任：

为什么正常日期落入 default？
补建正式分区时怎样迁移而不长时间阻塞？
default 上的约束是否允许 attach 新分区？
查询是否意外长期扫描 default？
异常未来时间和损坏年份是否被悄悄接受？

一种稳健策略：

提前创建 N 个未来分区
监控 max upper bound 与当前时间的距离
没有 DEFAULT，缺口立即失败并报警
异常事件进入独立 quarantine

另一种策略可以保留受控 DEFAULT，但必须把行数、年龄和迁移作业作为一等监控。不存在普适答案。

分区粒度由约束共同决定

按小时、日、周或月选择时，至少估算：

每分区行数与字节
高频查询时间跨度
保留/归档的最小动作单位
迟到回补范围
每分区索引数
总分区数与规划开销
autovacuum/analyze 节奏
备份、恢复与副本应用成本

例如一年按日 365 张、每张 4 个索引，已经有约 1,460 个叶索引；若按小时，一年约 8,760 张表和数万个索引。小分区不自动更快，空或微小分区也有目录、锁、统计与规划成本。

本章用三张日分区只为让边界和计划可见，不构成生产粒度建议。

索引是叶分区成本

本章每张事件分区维护：

primary key (occurred_at, event_id)
B-tree     (courier_id, occurred_at, event_id)
GiST       (location geometry)
GiST       (location_geog geography)

三个叶表一共 12 个索引对象。分区越多，DDL、REINDEX、统计、磁盘 inode、缓存和故障面越大。

父分区索引能管理对应的叶索引集合，但 PostGIS、不同历史策略或在线构建流程仍可能需要逐叶控制。无论自动还是手工创建，都要从 pg_index 验证 indisvalid/indisready/indislive，不能只看 DDL 命令返回成功。

热、温、冷不是表空间颜色

可以按生命周期决定：

状态	可能动作
热	正常写、完整索引、频繁 analyze
温	低频回补、限制写角色、保留关键索引
冷	detach/归档、压缩、外部存储或只读集群
到期	经审批删除并保留删除证据

但每个动作都要回答恢复路径。DROP TABLE old_partition 很快，却会同时删除数据和局部索引；只有备份、归档与法规合同允许时才是正确保留策略。

PostgreSQL 支持 DETACH PARTITION，可让数据先脱离父表再归档或处理。在线动作的锁、并发、约束验证和版本差异应在接近生产的环境验证，本章 PoC 不演示线上表迁移。

删除与回补会影响 vacuum

时间序列通常“追加为主”，不等于没有 MVCC 成本：

重复处理可能执行冲突更新；
迟到修正会更新旧聚合；
围栏重算可能写结果表；
保留若使用大批 DELETE 会产生死元组和 WAL；
索引页仍会分裂、膨胀或缓存失衡。

分区级删除可以避免海量行删除，但活跃分区仍需 vacuum/analyze。后续第 28 章专门处理 vacuum、冻结与膨胀；本章只要求把这些成本列入 ADR。

16.2.3 原生分区、聚合与可选时序扩展

先列需求，再选能力

“这是时序数据，所以安装 TimescaleDB”不是决策。先问：

需求	PostgreSQL 原生基线	何时考虑专用扩展
时间范围裁剪	`RANGE` 分区	分片/自动 chunk 管理明显减负
普通时间聚合	`date_bin`、GROUP BY	continuous aggregate 有量化收益
预计算	物化视图、增量任务	自动刷新与失效模型更合适
保留	detach/drop 分区	policy 自动化降低运维风险
压缩/列式收益	外部归档、其他扩展/方案	压缩率与查询代价已实测
高写入	批量、COPY、schema/索引优化	chunk 并行与架构收益已验证

原生方案的优势：

能力随 PostgreSQL 一起交付；
依赖与升级边界较小；
SQL、备份和故障模型更接近核心数据库；
可以先建立可信基线。

扩展的优势可能包括自动 chunk、保留策略、压缩、时间函数和连续聚合，但也增加：

package supply
shared_preload_libraries (when required)
restart coordination
extension version matrix
backup/restore compatibility
major upgrade path
licensing and feature-tier review
replica node consistency

“少写运维脚本”有价值，但必须与新依赖成本一起衡量。

本章为何推迟 TimescaleDB

fixture 只有 12 行、三天数据。它能证明：

事件时间分区合同；
半开边界；
裁剪正反例；
聚合语义；
迟到和历史围栏连接。

它不能证明：

压缩比；
continuous aggregate 刷新成本；
大规模 chunk 规划；
写吞吐或副本延迟；
自动保留比受控分区作业更可靠。

所以 spatiotemporal-adr.md 把 TimescaleDB 标为 deferred，而不是反对。重开条件是压缩、保留、连续聚合或运维收益出现量化证据。

可选扩展仍要完整走交付链

在 Pigsty 中，时序扩展不是一句 CREATE EXTENSION：

Download / package availability
  -> Install on every L1 node
  -> Config / preload if required
  -> restart or rolling change
  -> CREATE EXTENSION in target database
  -> catalog and functional validation

Pigsty 当前 TimescaleDB 扩展页应作为目标 release 的供应入口；实际版本和 PG major/OS 可用性要在 inventory 中核对，不能从本章快照推断未来版本。

聚合真值仍来自时间合同

无论使用：

GROUP BY date_bin
materialized view
continuous aggregate
external stream processor

都必须固定：

event time 还是 processing time；
bucket origin 和 timezone；
[) 边界；
迟到水位线；
更正是否回写旧桶；
去重在哪一层发生；
结果版本与重建方式。

扩展能自动化计算，不会替业务决定这些语义。

用 A/B 迁移而不是信仰迁移

若要引入时序扩展，建议保留原生基线：

same frozen/replayed input
same semantic query set
same expected aggregate checksum
native path vs extension path

然后分别比较：

ingest throughput
query latency distribution
storage and WAL
compression/decompression
background job impact
replica lag
backup and restore
operational actions and failure recovery

只有语义结果一致后，性能数字才可比较。

16.2.4 不在本章重复在线分区化和维护细节

本章边界

本章从空 schema 创建三张固定分区，目的是教学验证，不处理已有大表的在线分区化。以下主题需要单独的迁移设计：

在写入不中断时建立新分区父表；
双写、触发器或逻辑复制；
历史数据分批回填；
ATTACH PARTITION 前的约束证明；
索引并发构建与父索引 attach；
外键、序列、权限、RLS 和依赖对象迁移；
切流、回退、校验和与旧表退役。

它们属于迁移、锁和运维章节，而不是时空语义入门。这里不提供一条貌似通用的 “在线改分区”命令，以免读者在生产大表上照抄。

分区维护也不应塞进应用请求

不要让第一条新日期写入在业务事务里执行 CREATE TABLE。DDL 会涉及锁、 catalog、权限、审计和副本传播。更合适的是受控作业：

discover current coverage
  -> propose future partitions
  -> create with exact owner/tablespace/options
  -> create/attach indexes
  -> analyze
  -> verify bounds and privileges
  -> emit evidence

删除旧分区也需要独立审批、备份/归档确认和 active worker 防护。

本章必须保留的判断力

即使篇幅有限，也不能删掉：

event/ingest/valid time 分离；
选择分区键的 ADR；
[) 边界；
全局 event_id 与分区主键分离；
直接谓词与包裹谓词的计划对照；
迟到写旧分区的成本；
原生能力与扩展收益的证据门槛；
分区数量乘以索引数量的运维成本。

可以删的是某一扩展的参数百科或某一版本的命令清单。基础判断一旦省掉，读者会把工具选择误当成时间模型。

本节验收

psql "service=pg36-admin" \
  -f static/labs/ch16/partition-catalog.sql

psql "service=pg36-admin" \
  -f static/labs/ch16/time-pruned-plan.sql

psql "service=pg36-admin" \
  -f static/labs/ch16/time-wrapped-plan.sql

应看到：

delivery_event_20260307 rows=1
delivery_event_20260308 rows=7
delivery_event_20260309 rows=4

direct predicate -> only 20260308
wrapped predicate -> Append over all three

如果逻辑行数正确但计划扫描全部分区，先修谓词和边界；如果行路由错误，先修分区定义或事件时间。不要用更多索引掩盖语义错误。

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