此博客旨在帮助您理解章节的内侧概念：8 [Buffer Manager] The Internals of PostgreSQL 。

注意：确保您对
有透彻的了解 在我们进入第8章第2章之前，Chapter 8 Part-1和Posttresql的基础是我们探索的基础。

所以，让我们继续：

缓冲区描述符层

• 缓冲区描述符的集合形成了数组。在本文档中，数组称为缓冲区描述符层。

• 当PostgreSQL Server启动时，所有缓冲区描述符的状态均为 empty 。在PostgreSQL中，这些描述符包含一个链接列表，称为 freelist 。

Buffer Manager初始状态 PostgreSQL中的如下图：

在PostgreSQL中加载第一页如下图：

缓冲池

• 缓冲池是一个简单的数组，它存储数据文件页面，例如表和索引。缓冲池阵列的索引称为 buffer_ids 。

• 缓冲池插槽大小为 8 kb ，等于页面的大小。因此，每个插槽都可以存储整个页面。

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缓冲管理器锁

缓冲桌锁

• bufmappinglock 保护整个缓冲区表的数据完整性。

• 是轻巧可以在共享模式和独家模式中使用的锁。在缓冲表中搜索条目时，后端进程保存共享 bufmappinglock 。

• bufmappinglock分为分区以减少缓冲表中的争论（默认值为 128个分区）。每个bufmappinglock分区守护相应的哈希桶插槽的一部分。

两个过程同时以独家模式以bufmappinglock的相应分区插入了新的数据条目在PostgreSQL中插入：

锁定每个缓冲区描述符

• 每个缓冲区描述符都使用两个轻量重量锁， content_lock 和 io_in_progress_lock ，控制对相应缓冲池中存储的页面的访问投币口。当检查或更改自己的字段的值时，使用 Spinlock 。

content_lock

• content_lock是强制执行访问限制的典型锁。它可以用于共享和独家模式。

• 阅读页面时，后端过程获取了存储页面的缓冲区描述符的共享 content_lock 。

• 在以下方案中获取独家content_lock ：

1. 将行（元组）插入存储的页面。
2. 更改存储页面内的t_xmin/t_xmax字段。
3. 在存储的页面上删除物理或压实的自由空间。
4. 存储页面中的冻结元素。

io_in_progress_lock

• io_in_progress锁用于在缓冲区上等待 i/o 完成。

• 当postgresql加载/从/到存储中写页数据数据时，该过程在访问存储时包含相应描述符的独家 io_in_progress lock 。

Spinlock

• 检查或更改了标志或其他字段（例如重新数和usage_count）时，使用 spinlock 。

• 两个 spinlock使用的特定示例如下：

1. The following shows how to pin the buffer descriptor:

• 获取缓冲区描述符的单锁。
• 将其重新计算的值和USAGE_COUNT的值增加1。
• 释放自旋锁。

2. The following shows how to set the dirty bit to '1':

• 获取缓冲区描述符的单锁。
• 使用位操作将脏点设置为“ 1”。
• 释放自旋锁。

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缓冲区管理器的工作方式

• 当后端进程想要访问所需的页面时，它将调用 deadBufferextended 函数。

• 读取功能的行为取决于三个逻辑案例。

1。访问存储在缓冲池中的页面

• 首先，描述了最简单的情况，即所需的页面已经存储在 buffer池中。

• 在这种情况下，缓冲区管理器执行以下步骤：

• （1）创建所需页面的buffer_tag（在此示例中，buffer_tag是'tag_c'），并使用哈希函数来计算包含创建buffer_tag的关联条目的哈希桶插槽。

• （2）获取涵盖共享模式下获得的哈希桶插槽的bufmappinglock分区（此锁将在步骤（5）中发布）。

• （3）查找标签为'tag_c'的条目，并从条目中获取Buffer_ID。在此示例中，Buffer_ID为2。

• （4）固定buffer_id 2的缓冲区描述符，即描述符的重新数和usage_count增加了1。

• （5）释放bufmappinglock。

• （6）使用Buffer_ID2。

访问缓冲池插槽

访问postgresql中存储在缓冲池中的页面如下图：

• 从缓冲池插槽中的页面读取行时，PostgreSQL进程将获取相应的缓冲区描述符的共享 content_lock 。因此，缓冲池可以通过多个过程读取插槽。

• 在插入（并更新或删除）行插入页面时，Postgres进程获取相应的缓冲区描述符的 exclusive content_lock 页面的位必须设置为'1'）。

• 访问页面后，相应的缓冲区描述符的重新数值减少了1 。

2。从存储到空插槽

加载页面

• 在第二种情况下，假设所需的页面是不是缓冲池中的，而自由主义者具有免费元素（空描述符）。

• 在这种情况下，缓冲区管理器执行以下步骤：

• （1）查找缓冲台（我们假设找不到）。

1. 创建所需页面的buffer_tag（在此示例中，buffer_tag为'tag_e'）并计算哈希桶插槽。
2. 以共享模式获取bufmappinglock分区。
3. 查找缓冲表（未根据假设找到）。
4. 释放bufmappinglock。

• （2）从FreeList获取空的缓冲区描述符，然后将其固定。在此示例中，获得的描述符的Buffer_ID为4。

• （3）以独家模式获取Bufmappinglock分区（该锁将在步骤（6）中发布）。

• （4）创建一个新的数据条目，该输入包括buffer_tag'tag_e'和buffer_id 4;将创建的条目插入缓冲区表。

• （5）使用Buffer_ID 4加载所需的页面数据从存储到缓冲池插槽，如下所示：

1. 获得相应描述符的独家io_in_progress_lock。

2. 将相应描述符的io_in_progress位设置为'1，以防止其他过程访问。

3. 加载所需的页面数据从存储到缓冲池插槽。

4. 更改相应描述符的状态； io_in_progress位设置为'0'，有效位设置为'1'。

5. 释放io_in_progress_lock。

• （6）释放bufmappinglock。
• （7）使用Buffer_ID访问缓冲池插槽4。

在PostgreSQL中从存储中加载页面从存储到空插槽如下图：

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我希望，这个博客帮助您理解了postresql中缓冲经理的内侧概念。

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的摘要

如果您想了解PostgreSQL In-Depth。