postgresql15 内核源码分析-buffer查找接口

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目录

前言

概述

接口介绍

调用场景分析

详细分解

结尾


前言

本文是基于postgresql 15的代码进行分析解读,演示是在centos8系统上进行。


 

概述

在postgresql中,SQL引擎使用表文件中的数据时,先读入共享缓冲区,修改时也先在缓冲区进行修改,而后通过缓冲区替换算法,定时脏页落盘等机制将数据写入磁盘。共享缓冲区是由buffer数组构成,每一个buffer对应数据文件中的一个page,默认配置时就是8K。

 

前面介绍过缓冲区替换算法及查找流程,本文对查找接口进行分享介绍。

 

接口介绍

在postgresql 主要有六种查找buffer的接口,分别在不同场景下,以提升性能。

extern PrefetchBufferResult PrefetchSharedBuffer(struct SMgrRelationData *smgr_reln,

 ForkNumber forkNum,

 BlockNumber blockNum);

extern PrefetchBufferResult PrefetchBuffer(Relation reln, ForkNumber forkNum,

   BlockNumber blockNum);

extern bool ReadRecentBuffer(RelFileLocator rlocator, ForkNumber forkNum,

 BlockNumber blockNum, Buffer recent_buffer);



extern Buffer ReadBuffer(Relation reln, BlockNumber blockNum);

extern Buffer ReadBufferExtended(Relation reln, ForkNumber forkNum,

 BlockNumber blockNum, ReadBufferMode mode,

 BufferAccessStrategy strategy);

extern Buffer ReadBufferWithoutRelcache(RelFileLocator rlocator,

ForkNumber forkNum, BlockNumber blockNum,

ReadBufferMode mode, BufferAccessStrategy strategy,

bool permanent);

 

调用场景分析

 

ReadBuffer

最简单的调用,对于普通表常用,因为只能MAIN_FORKNUM,默认访问策略,也就是NULL

ReadBufferExtended

比较灵活,可以指定forknum, mode, strategy,ReadBuffer内部也是调用此接口

ReadBufferWithoutRelcache

一般在拷贝database或table,replay wal时调用

ReadRecentBuffer

主要在replay wal时调用,与ReadBuffer相比,此接口不会去查buffer mapping hash

PrefetchBuffer

在lazyvacuum时调用,扫描表的尾部的pages

PrefetchSharedBuffer

在PrefetchBuffer会调用;此外在replay wal时调用,提前加载WAL涉及的buffer来加速

 

详细分解

查找buffer会有以下几种情况:

(1) 在BufferMapping hash中找到,说明当前查找的tag已经有buffer存在,直接使用buffer id再查看buffer的有效性;查找到后,需要在第一时间加pin,再释放buffermapping hash段锁;

当前buffer可能有三种情况:

一种是buffer数据已经加载成功,也就是BM_VALID,此时加pin使用即可;

另一种是当前buffer只是tag设置成功了,数据还没有加载成功,有其它backend正在加载,那么此时就等待IO完成;

还有一种情况是,tag设置成功了,数据还没有加载成功,而且没有其它backend设置IO_IN_PROGRESS,那么当前进程负责加载数据;

 

(2)如果hash中没有找到,说明当前的tag没有buffer,需要使用替换算法找到一个buffer,第一时间进行增加引用计数,加pin;再看此buffer是否需要刷盘或者不符合替换;找到待替换的buffer时,需要持有描述符锁,直到加pin完成才释放,避免其它backend争抢;

对于替换算法找到的buffer会存在几种情况:

一是当前buffer为脏,需要刷盘;先加内容锁,如果加上再进行判断,如果buffer对应的WAL还没有落盘时,需要重新找替换块;不符合当前替换策略时,会将当前块从查找环中踢除,然后重新查找替换块;如果加不上内容锁,说明有backend正在修改,也会放弃重新找替换块;

二是当前buffer已经有tag的,可能是非脏块,需要对替换块对应的buffermapping 段加锁;此处要对新旧tag都要加锁,注意加锁顺序,避够死锁;

三是buffer当前是无效的,可能是没有被用过,就直接替换;

四是在替换过程中,其它backend又加pin使用甚至修改变脏页,此时也需要重新查找替换块;

 

(3)在新旧tag替换时,先加入buffermapping中,此时有可能此它backend已经加进入去了,那么加pin,等待加载磁盘;如果是新加入buffermapping中,那么修改buffer tag,然后修改buffer 描述符的state;然后启动Io加载磁盘;


结尾

作者邮箱:study@senllang.onaliyun.com
如有错误或者疏漏欢迎指出,互相学习。

注:未经同意,不得转载!

 

到了这里,关于postgresql15 内核源码分析-buffer查找接口的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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