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PostgreSQL 配置参数设置

PostgreSQL 的配置管理是数据库管理的核心技能之一。正确的配置可以显著提升数据库性能、安全性和可维护性。本文将详细介绍 PostgreSQL 配置参数的设置方法和最佳实践。

参数名称和值类型

PostgreSQL 配置参数支持五种基本数据类型,理解这些类型对于正确设置配置至关重要。

参数类型概览

布尔值类型

问题场景:需要启用或禁用某个功能,比如连接日志记录。

解决方案

sql
-- 启用连接日志记录
log_connections = on        -- 推荐
log_connections = true      -- 等价
log_connections = yes       -- 等价
log_connections = 1         -- 等价

-- 禁用连接日志记录
log_connections = off       -- 推荐
log_connections = false     -- 等价
log_connections = no        -- 等价
log_connections = 0         -- 等价
sql
-- 支持明确前缀(不区分大小写)
log_connections = t         -- true 的前缀
log_connections = f         -- false 的前缀
log_connections = ON        -- 大小写不敏感

分析过程

  • 布尔参数提供了多种表示方式,增强了配置的灵活性
  • 不区分大小写的特性减少了配置错误
  • 建议使用 on/off 格式,语义更清晰

字符串类型

问题场景:设置日志目标路径、搜索路径等文本配置。

解决方案

sql
# 简单标识符,无需引号
timezone = 'UTC'
work_mem = 4MB

# 包含特殊字符,需要引号
log_destination = 'stderr,syslog'
search_path = '"$user", public'
sql
# 字符串中嵌入单引号的方法
data_directory = '/var/lib/postgresql/data'

# 包含单引号的字符串(使用双引号转义)
custom_variable = 'It''s a string'

# 或使用反斜杠转义
custom_variable = 'It\'s a string'

分析过程

  • 简单的数字或标识符通常可以省略引号
  • 包含空格、特殊字符的值必须用单引号包围
  • SQL 关键字作为值时需要引号保护

数值类型

问题场景:设置内存大小、连接数量、超时时间等数值参数。

解决方案

sql
# 整数参数
max_connections = 100
shared_buffers = 128        # 使用默认单位

# 浮点数参数(整数类型会四舍五入)
random_page_cost = 4.0
cpu_tuple_cost = 0.01
sql
# 十六进制输入(以0x开头)
shared_buffers = 0x800      # 等于 2048

# 八进制输入(以0开头)
max_connections = 0144      # 等于 100

# 注意:进制格式不能有小数部分
# shared_buffers = 0x800.5  # 错误!

性能考量

  • 数值参数直接影响系统性能和资源使用
  • 设置过大可能导致内存不足
  • 设置过小会限制系统吞吐量

带单位的数值类型

问题场景:配置内存缓冲区大小、查询超时时间等需要明确单位的参数。

解决方案

sql
# 共享缓冲区配置 - 数据库核心内存区域
shared_buffers = '256MB'    # 明确指定单位
shared_buffers = 256        # 使用默认单位(通常是8kB块)

# 工作内存配置 - 排序和哈希操作使用
work_mem = '4MB'            # 每个操作的工作内存
maintenance_work_mem = '64MB' # 维护操作(如VACUUM)的内存

# 大型内存配置
effective_cache_size = '4GB' # 操作系统缓存大小估计
sql
# 语句超时配置 - 防止长时间运行的查询
statement_timeout = '30s'       # 30秒超时
statement_timeout = '5min'      # 5分钟超时
statement_timeout = '1h'        # 1小时超时

# 检查点配置 - 数据持久化控制
checkpoint_timeout = '5min'     # 检查点间隔
archive_timeout = '30s'         # 归档超时

单位换算表

内存单位说明换算关系
B字节基础单位
kB千字节1kB = 1024B
MB兆字节1MB = 1024kB
GB千兆字节1GB = 1024MB
TB太字节1TB = 1024GB
时间单位说明换算关系
us微秒基础单位
ms毫秒1ms = 1000us
s1s = 1000ms
min分钟1min = 60s
h小时1h = 60min
d1d = 24h

分析过程

  • 内存单位使用 1024 进制,而非 1000 进制
  • 小数部分会转换为更小单位:30.1 GB = 30822 MB
  • 明确指定单位提高配置可读性和准确性

枚举类型

问题场景:设置日志级别、同步模式等有预定义选项的参数。

解决方案

sql
-- 日志级别配置
log_min_messages = 'warning'    # 可选值:debug5, debug4, ..., warning, error, fatal, panic

-- 同步提交模式
synchronous_commit = 'on'       # 可选值:off, local, remote_write, remote_apply, on

-- WAL级别配置
wal_level = 'replica'          # 可选值:minimal, replica, logical

查看枚举值的方法

sql
-- 查询特定参数的可用枚举值
SELECT name, enumvals
FROM pg_settings
WHERE name = 'wal_level';

-- 输出示例:
--     name     |        enumvals
-- -------------+------------------------
--  wal_level   | {minimal,replica,logical}

配置文件管理

postgresql.conf 基础配置

PostgreSQL 的主配置文件 postgresql.conf 是数据库配置的核心。

配置文件示例

ini
# PostgreSQL配置示例
# 这是注释行

# 连接和认证设置
listen_addresses = '*'              # 监听所有IP地址
port = 5432                        # 监听端口
max_connections = 100              # 最大连接数

# 内存配置
shared_buffers = 128MB             # 共享缓冲区
work_mem = 4MB                     # 工作内存
maintenance_work_mem = 64MB        # 维护操作内存

# 日志配置
logging_collector = on             # 启用日志收集器
log_directory = 'pg_log'           # 日志目录
log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'  # 日志文件名格式
log_connections = on               # 记录连接日志
log_destination = 'stderr,syslog'  # 日志输出目标

# 查询优化
enable_seqscan = on               # 启用顺序扫描
enable_indexscan = on             # 启用索引扫描

配置语法规则

INFO

配置文件语法要点

  • 每行一个参数设置
  • 等号(=)是可选的,空格无关紧要
  • 井号(#)开始注释,忽略到行尾
  • 空白行被忽略
  • 同一参数多次出现时,只有最后一次生效
  • 参数名称不区分大小写

动态配置重载

问题场景:在不重启数据库的情况下应用配置变更。

解决方案

bash
# 使用 pg_ctl 重载配置
pg_ctl reload -D /var/lib/postgresql/data

# 或发送 SIGHUP 信号
kill -HUP $(head -1 /var/lib/postgresql/data/postmaster.pid)
sql
-- 在数据库中执行重载
SELECT pg_reload_conf();

-- 检查配置重载结果
SELECT pending_restart, name, setting
FROM pg_settings
WHERE pending_restart = true;

分析过程

  • SIGHUP 信号触发配置文件重新读取
  • 主进程会将信号传播给所有子进程
  • 某些参数需要重启才能生效(pending_restart = true)

WARNING

注意事项

并非所有参数都支持动态重载。一些核心参数(如 shared_buffersmax_connections)需要重启数据库服务才能生效。

postgresql.auto.conf 自动配置

问题场景:通过 SQL 命令管理配置,避免手动编辑配置文件。

解决方案

sql
-- 使用 ALTER SYSTEM 修改配置
ALTER SYSTEM SET shared_buffers = '256MB';
ALTER SYSTEM SET log_min_duration_statement = 1000;

-- 重置参数到默认值
ALTER SYSTEM RESET work_mem;

-- 应用配置变更
SELECT pg_reload_conf();

配置优先级

分析过程

  • postgresql.auto.conf 中的设置会覆盖 postgresql.conf
  • ALTER SYSTEM 命令自动管理 postgresql.auto.conf 文件
  • 避免在服务器运行时手动编辑 postgresql.auto.conf

配置诊断和监控

问题场景:诊断配置问题,预览配置变更效果。

解决方案

sql
-- 查看文件配置状态
SELECT * FROM pg_file_settings
WHERE error IS NOT NULL;

-- 查看当前生效的配置
SELECT name, setting, unit, context, source
FROM pg_settings
WHERE name LIKE '%buffer%';

-- 示例输出:
--      name       | setting | unit | context  |    source
-- ----------------+---------+------+----------+---------------
--  shared_buffers | 16384   | 8kB  | postmaster| configuration file
--  temp_buffers   | 1024    | 8kB  | user     | default

关键字段说明

字段说明
context参数修改范围(postmaster/sighup/user 等)
source配置来源(配置文件/命令行/默认值等)
pending_restart是否需要重启生效

SQL 配置管理

系统级配置管理

PostgreSQL 提供多层级的配置管理,满足不同场景需求。

配置层级结构

ALTER SYSTEM 系统级配置

问题场景:管理员需要修改影响整个数据库集群的配置。

解决方案

sql
-- 修改系统级内存配置
ALTER SYSTEM SET shared_buffers = '512MB';
ALTER SYSTEM SET effective_cache_size = '4GB';

-- 修改系统级日志配置
ALTER SYSTEM SET log_statement = 'all';
ALTER SYSTEM SET log_min_duration_statement = 1000;

-- 重置配置到默认值
ALTER SYSTEM RESET checkpoint_completion_target;

-- 应用配置(重载配置文件)
SELECT pg_reload_conf();

验证配置效果

sql
-- 检查是否需要重启
SELECT name, setting, pending_restart
FROM pg_settings
WHERE name IN ('shared_buffers', 'log_statement');

ALTER DATABASE 数据库级配置

问题场景:不同数据库需要不同的配置策略,比如测试数据库和生产数据库。

解决方案

sql
-- 为特定数据库设置配置
-- 生产数据库:严格的日志记录
ALTER DATABASE production_db SET log_min_duration_statement = 100;
ALTER DATABASE production_db SET log_statement = 'mod';

-- 测试数据库:宽松的配置,更多调试信息
ALTER DATABASE test_db SET log_min_duration_statement = 0;
ALTER DATABASE test_db SET log_statement = 'all';
ALTER DATABASE test_db SET log_min_messages = 'debug1';

-- 开发数据库:优化查询性能分析
ALTER DATABASE dev_db SET log_min_duration_statement = 50;
ALTER DATABASE dev_db SET log_line_prefix = '%t [%p]: [%l-1] user=%u,db=%d ';

查看数据库配置

sql
-- 查询特定数据库的配置
SELECT datname, setconfig
FROM pg_db_role_setting drs
JOIN pg_database db ON db.oid = drs.setdatabase
WHERE datname = 'production_db';

ALTER ROLE 角色级配置

问题场景:不同用户角色需要不同的配置,比如分析师需要更大的工作内存。

解决方案

sql
-- 为数据分析师设置更大的工作内存
ALTER ROLE data_analyst SET work_mem = '256MB';
ALTER ROLE data_analyst SET maintenance_work_mem = '1GB';

-- 为只读用户设置查询超时
ALTER ROLE readonly_user SET statement_timeout = '300s';
ALTER ROLE readonly_user SET idle_in_transaction_session_timeout = '60s';

-- 为应用用户设置连接限制
ALTER ROLE app_user SET default_transaction_isolation = 'read committed';
ALTER ROLE app_user SET search_path = 'app_schema, public';

-- 为管理员用户设置调试配置
ALTER ROLE admin_user SET log_min_duration_statement = 0;
ALTER ROLE admin_user SET log_statement = 'all';

配置继承示例

sql
-- 创建角色并设置默认配置
CREATE ROLE analyst_group;
ALTER ROLE analyst_group SET work_mem = '128MB';

-- 用户继承角色配置
CREATE ROLE alice IN ROLE analyst_group;
-- alice 将继承 work_mem = '128MB' 配置

-- 用户级别的覆盖配置
ALTER ROLE alice SET work_mem = '256MB';
-- alice 的配置现在覆盖了角色组的配置

会话级配置管理

问题场景:在查询执行过程中临时调整配置以优化特定操作。

解决方案

sql
-- 临时设置当前会话的工作内存
SET work_mem = '512MB';

-- 设置事务级别的配置(仅当前事务有效)
BEGIN;
SET LOCAL enable_seqscan = off;  -- 仅当前事务禁用顺序扫描
SELECT * FROM large_table WHERE indexed_column = 'value';
COMMIT;

-- 恢复默认值
RESET work_mem;
-- 或
SET work_mem TO DEFAULT;
sql
-- 查看当前配置值
SHOW work_mem;
SHOW ALL;  -- 显示所有配置

-- 查看配置的详细信息
SELECT current_setting('work_mem');
SELECT current_setting('work_mem', true);  -- 如果参数不存在不报错
sql
-- 使用函数设置配置
SELECT set_config('work_mem', '1GB', false);  -- 会话级别
SELECT set_config('work_mem', '1GB', true);   -- 事务级别

-- 查询中临时设置
SELECT set_config('work_mem', '2GB', true),
       current_setting('work_mem');

pg_settings 系统视图

问题场景:通过 SQL 查询和管理配置参数。

解决方案

sql
-- 查看内存相关配置
SELECT name, setting, unit, short_desc
FROM pg_settings
WHERE category = 'Resource Usage / Memory'
ORDER BY name;

-- 查看需要重启的配置变更
SELECT name, setting, pending_restart
FROM pg_settings
WHERE pending_restart = true;

-- 使用UPDATE语句修改配置(等价于SET命令)
UPDATE pg_settings
SET setting = '256MB'
WHERE name = 'work_mem';

-- 重置配置到默认值
UPDATE pg_settings
SET setting = reset_val
WHERE name = 'work_mem';

pg_settings 重要字段

字段名说明示例值
name参数名称work_mem
setting当前值4096
unit单位kB
category分类Resource Usage / Memory
short_desc简短描述Sets the maximum memory to be used for query workspaces
context修改上下文user
vartype数据类型integer
source配置来源default
min_val最小值64
max_val最大值2147483647
enumvals枚举值
boot_val启动默认值4096
reset_val重置值4096
pending_restart需要重启false

Shell 和命令行配置

服务器启动参数

问题场景:在服务器启动时设置配置参数,通常用于测试或特殊部署场景。

解决方案

bash
# 使用 -c 参数设置配置
postgres -D /var/lib/postgresql/data \
         -c log_connections=yes \
         -c shared_buffers=256MB \
         -c max_connections=200

# 使用长格式参数
postgres -D /var/lib/postgresql/data \
         --log-connections=yes \
         --shared-buffers=256MB \
         --max-connections=200
bash
# 生产环境启动脚本示例
postgres -D /var/lib/postgresql/data \
         -c shared_buffers=1GB \
         -c effective_cache_size=4GB \
         -c work_mem=32MB \
         -c maintenance_work_mem=256MB \
         -c checkpoint_completion_target=0.9 \
         -c wal_buffers=16MB \
         -c log_min_duration_statement=1000 \
         -c log_line_prefix='%t [%p]: [%l-1] user=%u,db=%d,app=%a,client=%h '

分析过程

  • 命令行参数优先级最高,会覆盖配置文件设置
  • 适用于容器化部署和测试环境
  • 无法在运行时更改,需要重启服务器

客户端环境变量配置

问题场景:客户端连接时需要设置特定的会话参数。

解决方案

bash
# 设置客户端会话参数
export PGOPTIONS="-c work_mem=256MB -c enable_seqscan=off"
psql -d mydb

# 临时设置(单次连接)
env PGOPTIONS="-c statement_timeout=30s --log-statement=all" psql -d mydb

# 复杂配置示例
export PGOPTIONS="-c work_mem=512MB \
                  -c maintenance_work_mem=1GB \
                  -c enable_hashjoin=off \
                  -c random_page_cost=1.1"
bash
# Java 应用程序启动
java -jar myapp.jar \
  -Dspring.datasource.url="jdbc:postgresql://localhost:5432/mydb?options=-c%20work_mem=128MB"

# Python 应用程序
export PGOPTIONS="-c application_name=data_processor -c work_mem=256MB"
python data_analysis.py

# 数据导入任务
export PGOPTIONS="-c maintenance_work_mem=2GB -c synchronous_commit=off"
pg_restore -d mydb backup.dump

批处理和脚本中的配置

问题场景:在数据处理脚本中动态调整数据库配置以优化性能。

解决方案

bash
#!/bin/bash
# 数据批处理脚本示例

# 设置批处理优化的环境变量
export PGOPTIONS="-c maintenance_work_mem=2GB \
                  -c work_mem=512MB \
                  -c synchronous_commit=off \
                  -c checkpoint_completion_target=0.9"

echo "开始大批量数据处理..."

# 临时调整配置进行大批量插入
psql -d warehouse << EOF
-- 暂时禁用自动提交以提高性能
SET autocommit = off;
SET synchronous_commit = off;
SET work_mem = '1GB';

BEGIN;
\copy large_table FROM 'data.csv' CSV HEADER;
COMMIT;

-- 恢复默认设置
RESET synchronous_commit;
RESET work_mem;
EOF

echo "数据处理完成"

# 清理环境变量
unset PGOPTIONS

性能优化脚本示例

bash
#!/bin/bash
# 数据库维护脚本

# 为维护操作设置优化参数
maintenance_settings() {
    psql -d $1 << EOF
SET maintenance_work_mem = '2GB';
SET work_mem = '1GB';
SET synchronous_commit = off;
SET checkpoint_completion_target = 0.9;
EOF
}

# 执行维护任务
database="production_db"
maintenance_settings $database

# 执行 VACUUM 和 REINDEX
psql -d $database << EOF
VACUUM ANALYZE;
REINDEX DATABASE $database;
EOF

echo "数据库维护完成"

配置文件结构化管理

包含文件机制

问题场景:管理复杂的多环境配置,避免单一配置文件过于庞大。

解决方案

主配置文件结构

ini
# postgresql.conf 主配置文件

# 基础设置
listen_addresses = '*'
port = 5432

# 包含共享配置
include 'conf.d/shared.conf'

# 包含环境特定配置
include 'conf.d/memory.conf'

# 包含服务器特定配置
include 'conf.d/server.conf'

# 可选配置文件(如果存在则包含)
include_if_exists 'conf.d/custom.conf'

# 包含整个配置目录
include_dir 'conf.d/extensions'

配置文件目录结构

postgresql/
├── postgresql.conf              # 主配置文件
├── postgresql.auto.conf         # 自动生成的配置
└── conf.d/                     # 配置文件目录
    ├── 00-shared.conf          # 共享基础配置
    ├── 01-memory-8gb.conf      # 8GB内存服务器配置
    ├── 02-server-web01.conf    # web01服务器特定配置
    ├── 03-logging.conf         # 日志配置
    ├── 04-replication.conf     # 复制配置
    └── extensions/             # 扩展配置目录
        ├── pg_stat_statements.conf
        └── pgaudit.conf

环境分离配置

问题场景:开发、测试、生产环境需要不同的配置策略。

解决方案

ini
# conf.d/00-shared.conf
# 所有环境共享的基础配置

# 连接设置
listen_addresses = '*'
port = 5432

# 基础日志配置
logging_collector = on
log_directory = 'pg_log'
log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'
log_rotation_age = 1d
log_rotation_size = 100MB

# 基础性能配置
random_page_cost = 1.1
effective_io_concurrency = 200
ini
# conf.d/01-memory-8gb.conf
# 适用于8GB内存的服务器

# 内存配置
shared_buffers = 2GB                    # 内存的25%
effective_cache_size = 6GB              # 内存的75%
work_mem = 32MB                         # 避免过多并发查询导致OOM
maintenance_work_mem = 512MB            # 维护操作内存

# 缓冲区配置
wal_buffers = 64MB
temp_buffers = 32MB
ini
# conf.d/02-production.conf
# 生产环境特定配置

# 连接和性能
max_connections = 200
superuser_reserved_connections = 3

# 严格的日志记录
log_min_duration_statement = 1000      # 记录超过1秒的查询
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on
log_lock_waits = on

# 高可用性配置
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /backup/archive/%f'
synchronous_commit = on
ini
# conf.d/02-development.conf
# 开发环境特定配置

# 开发友好的连接设置
max_connections = 50

# 详细的调试日志
log_min_duration_statement = 0         # 记录所有查询
log_statement = 'all'                  # 记录所有语句
log_min_messages = debug1              # 详细调试信息
log_line_prefix = '%t [%p]: [%l-1] user=%u,db=%d,app=%a '

# 开发优化设置
synchronous_commit = off               # 提高开发环境性能
fsync = off                           # 仅开发环境使用!

版本控制管理

问题场景:配置文件的版本管理和变更追踪。

解决方案

bash
# 配置文件 Git 管理示例
cd /etc/postgresql/14/main

# 初始化配置仓库
git init
git add postgresql.conf conf.d/
git commit -m "初始化 PostgreSQL 配置"

# 配置变更管理脚本
#!/bin/bash
# config-change.sh

CONFIG_DIR="/etc/postgresql/14/main"
BACKUP_DIR="/backup/postgresql-config"

# 创建变更前备份
backup_config() {
    timestamp=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
    cp -r $CONFIG_DIR $BACKUP_DIR/config_$timestamp
    echo "配置备份已创建: $BACKUP_DIR/config_$timestamp"
}

# 应用配置变更
apply_config() {
    cd $CONFIG_DIR

    # 检查配置语法
    if postgres --check-config -D $CONFIG_DIR; then
        echo "配置语法检查通过"

        # 提交变更
        git add .
        git commit -m "配置变更: $1"

        # 重载配置
        sudo systemctl reload postgresql
        echo "配置已重载"
    else
        echo "配置语法错误,请检查配置文件"
        exit 1
    fi
}

# 使用示例
backup_config
apply_config "增加shared_buffers到512MB"

多服务器配置管理

问题场景:管理多台数据库服务器的配置,保持一致性和差异化。

解决方案

配置管理架构

Ansible 配置管理示例

yaml
# ansible-playbook postgresql-config.yml
---
- name: 部署 PostgreSQL 配置
  hosts: postgresql_servers
  vars:
    postgres_config_dir: "/etc/postgresql/14/main"

  tasks:
    - name: 创建配置目录
      file:
        path: "{{ postgres_config_dir }}/conf.d"
        state: directory
        owner: postgres
        group: postgres
        mode: "0755"

    - name: 部署共享配置
      template:
        src: "shared.conf.j2"
        dest: "{{ postgres_config_dir }}/conf.d/00-shared.conf"
        owner: postgres
        group: postgres
        mode: "0640"
      notify: reload postgresql

    - name: 部署内存配置
      template:
        src: "memory-{{ ansible_memtotal_mb }}mb.conf.j2"
        dest: "{{ postgres_config_dir }}/conf.d/01-memory.conf"
        owner: postgres
        group: postgres
        mode: "0640"
      notify: reload postgresql

    - name: 部署服务器特定配置
      template:
        src: "server.conf.j2"
        dest: "{{ postgres_config_dir }}/conf.d/02-server.conf"
        owner: postgres
        group: postgres
        mode: "0640"
      vars:
        server_role: "{{ hostvars[inventory_hostname]['postgres_role'] }}"
      notify: reload postgresql

  handlers:
    - name: reload postgresql
      systemd:
        name: postgresql
        state: reloaded

配置验证脚本

bash
#!/bin/bash
# validate-config.sh - 配置验证脚本

SERVERS=("db01" "db02" "db03")
CONFIG_PARAMS=("shared_buffers" "work_mem" "effective_cache_size")

echo "PostgreSQL 配置验证报告"
echo "========================"

for server in "${SERVERS[@]}"; do
    echo "服务器: $server"
    echo "----------------"

    for param in "${CONFIG_PARAMS[@]}"; do
        value=$(ssh postgres@$server "psql -t -c \"SHOW $param;\"" | tr -d ' ')
        echo "$param: $value"
    done

    # 检查配置文件同步状态
    config_hash=$(ssh postgres@$server "md5sum /etc/postgresql/14/main/conf.d/*.conf")
    echo "配置文件哈希: $config_hash"
    echo ""
done

这种结构化的配置管理方法解决了以下关键问题:

  1. 配置一致性:通过模板和自动化部署确保配置一致性
  2. 环境隔离:不同环境使用不同的配置策略
  3. 变更追踪:通过版本控制追踪所有配置变更
  4. 快速部署:自动化配置部署减少人为错误
  5. 配置验证:自动验证配置的正确性和一致性

TIP

最佳实践建议

  1. 使用版本控制:所有配置文件都应纳入版本控制系统
  2. 分层配置:使用包含文件机制实现配置的分层管理
  3. 自动化部署:使用 Ansible、Puppet 等工具自动化配置部署
  4. 配置验证:部署前后都要验证配置的正确性
  5. 文档化:为每个配置参数添加注释说明其用途和影响

通过这些配置管理策略,可以有效地管理复杂的 PostgreSQL 部署环境,确保配置的一致性、可维护性和可追溯性。