PostgreSQL Performance & Query Optimization · Lezione

Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni

Comprenda come PostgreSQL memorizza le colonne sovradimensionate e ottimizzi la compressione e le soglie per la memorizzazione esterna.

Lezione 4 di 413 passaggi

Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni è una lezione PostgreSQL Performance & Query Optimization gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 4 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento PostgreSQL Performance & Query Optimization, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso PostgreSQL Performance & Query Optimization include 4 lezioni in totale.

Parti di questa lezione non sono ancora state tradotte e vengono mostrate in inglese.

Why TOAST Exists

PostgreSQL stores rows on fixed-size 8 KB pages. A single row cannot span multiple pages, so a wide value (a long text, big jsonb, or bytea) would never fit.

TOAST (The Oversized-Attribute Storage Technique) solves this by compressing oversized columns and, if still too large, slicing them into chunks stored in a separate side table.

Keeps the main heap row small and cache-friendly.
Lets a logical value far exceed 8 KB (up to ~1 GB).
Happens automatically and transparently to your queries.

The TOAST Threshold

TOAST kicks in when a row's total size would exceed TOAST_TUPLE_THRESHOLD, which is 2 KB (one quarter of the 8 KB page) by default.

When that limit is crossed, PostgreSQL compresses and/or moves the largest toastable attributes out of line until the row fits under TOAST_TUPLE_TARGET (also ~2 KB).

Only columns of variable-length types (text, varchar, jsonb, bytea, arrays, etc.) are toastable. Fixed-width types like integer or timestamptz are never toasted.

Finding the TOAST Table

Every table with at least one toastable column gets an associated TOAST table named pg_toast.pg_toast_<oid>. You can locate it from the catalog.

The reltoastrelid column links a heap relation to its TOAST relation; a value of 0 means no TOAST table was created.

SELECT c.relname,
       c.reltoastrelid,
       t.relname AS toast_table
FROM pg_class c
LEFT JOIN pg_class t ON t.oid = c.reltoastrelid
WHERE c.relname = 'documents';

The Four Storage Strategies

Each column has a storage strategy controlling whether it can be compressed and/or moved out of line:

PLAIN — no compression, no out-of-line; only valid for non-toastable types.
EXTENDED — allow both compression and out-of-line storage (default for most varlena types).
EXTERNAL — allow out-of-line but no compression (faster substring access).
MAIN — allow compression but keep in the main table unless absolutely necessary.

Inspecting Per-Column Storage

Query pg_attribute.attstorage to see each column's strategy. The codes map to: p=PLAIN, e=EXTERNAL, m=MAIN, x=EXTENDED.

SELECT attname,
       atttypid::regtype AS type,
       CASE attstorage
         WHEN 'p' THEN 'plain'
         WHEN 'e' THEN 'external'
         WHEN 'm' THEN 'main'
         WHEN 'x' THEN 'extended'
       END AS storage
FROM pg_attribute
WHERE attrelid = 'documents'::regclass
  AND attnum > 0
  AND NOT attisdropped;

Changing a Column's Strategy

Use ALTER TABLE ... SET STORAGE to override the default. A common optimization: if you frequently read random substrings of a large bytea (e.g. range reads on a blob), switch to EXTERNAL so values are stored uncompressed and can be partially fetched without decompressing the whole thing.

The new strategy applies only to rows written after the change; existing data is not rewritten until updated.

ALTER TABLE documents
  ALTER COLUMN payload SET STORAGE EXTERNAL;

-- Force a rewrite to apply it to existing rows:
VACUUM FULL documents;

Compression Algorithms: pglz vs lz4

PostgreSQL compresses TOAST values before considering out-of-line storage. Two algorithms are available:

pglz — the historic built-in, decent ratio, slower.
lz4 — available since PostgreSQL 14, much faster compress/decompress with a slightly lower ratio. Requires the server to be built with lz4 support.

The cluster-wide default is set by default_toast_compression.

SHOW default_toast_compression;

-- Set lz4 cluster-wide (postgresql.conf or per session):
SET default_toast_compression = 'lz4';

Per-Column Compression

From PostgreSQL 14 onward you can set the compression method on individual columns with SET COMPRESSION. This is independent of the storage strategy.

Choose lz4 for hot, large columns where CPU during read/write matters; keep pglz or use EXTERNAL when ratio or substring access dominates.

ALTER TABLE documents
  ALTER COLUMN body SET COMPRESSION lz4;

-- Inspect chosen method per column:
SELECT attname, attcompression
FROM pg_attribute
WHERE attrelid = 'documents'::regclass
  AND attnum > 0;

Tuning the Out-of-Line Target

The reloption toast_tuple_target controls how aggressively PostgreSQL pushes attributes out of line: it sets the size the main tuple is shrunk toward (valid range 128 bytes to ~8160).

Lowering it makes more values go to TOAST sooner, keeping the main heap dense and improving scan performance when the big columns are rarely read. Raising it keeps more data inline.

ALTER TABLE documents
  SET (toast_tuple_target = 512);

-- Verify current reloptions:
SELECT reloptions
FROM pg_class
WHERE relname = 'documents';

Measuring TOAST Footprint

Use the size functions to separate main-table bytes from TOAST bytes. This tells you whether your bloat lives in the heap or in oversized values.

pg_table_size — heap + TOAST + their indexes' TOAST, excluding regular indexes.
pg_relation_size(rel, 'main') — just the main fork.

SELECT
  pg_size_pretty(pg_relation_size('documents'))        AS heap,
  pg_size_pretty(
    pg_total_relation_size(reltoastrelid)
  )                                                     AS toast,
  pg_size_pretty(pg_total_relation_size('documents'))  AS total
FROM pg_class
WHERE relname = 'documents';

Practical Performance Implications

TOAST is invisible until it isn't. Key effects to remember:

Reading a toasted column triggers extra index lookups into the TOAST table and possible decompression — avoid SELECT * when you only need small columns.
Values stay TOASTed across UPDATEs that don't touch them, so unrelated updates are cheap.
EXTERNAL enables efficient substr() / range reads on large uncompressed blobs.
Switching pglz to lz4 can cut write CPU dramatically on insert-heavy large-value workloads.

Quick Check

You have a table whose large bytea column is read mostly via substr() on small byte ranges, and these reads are slow because each access decompresses the entire value. Which single change best fixes this?

Rispondi nella lezione interattiva

Recap

You learned how PostgreSQL handles oversized values:

TOAST triggers when a row would exceed the ~2 KB threshold, compressing then moving large varlena columns into pg_toast.* tables.
Four strategies — PLAIN, MAIN, EXTENDED (default), EXTERNAL — control compression and out-of-line placement, set via ALTER TABLE ... SET STORAGE.
lz4 (PG14+) offers faster compression than pglz; choose per column with SET COMPRESSION or cluster-wide via default_toast_compression.
toast_tuple_target tunes how eagerly values leave the heap; size functions reveal how much storage lives in TOAST.
Pick EXTERNAL for substring/range reads, lz4 for write-heavy large values, and avoid SELECT * to skip needless detoasting.

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Domande Frequenti

La lezione «Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso PostgreSQL Performance & Query Optimization, passa a CoddyKit PRO. Il corso PostgreSQL Performance & Query Optimization include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni»?

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Ho bisogno di esperienza per iniziare PostgreSQL Performance & Query Optimization?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. PostgreSQL Performance & Query Optimization su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 4 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Internals di TOAST e memorizzazione dei valori di grandi dimensioni»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione PostgreSQL Performance & Query Optimization?

Sì. Ogni lezione PostgreSQL Performance & Query Optimization include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

Tutte le lezioni di questo corso

Misurazione accurata della bloat di tabelle e indici
Recupero dello spazio con pg_repack
Ottimizzazione del fillfactor per tabelle soggette a molti update
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