PostgreSQL中ReadBuffer_common函数有什么作用

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一、数据结构

BufferDesc
共享缓冲区的共享描述符(状态)数据

/*
 * Flags for buffer descriptors
 * buffer描述器标记
 *
 * Note: TAG_VALID essentially means that there is a buffer hashtable
 * entry associated with the buffer's tag.
 * 注意:TAG_VALID本质上意味着有一个与缓冲区的标记相关联的缓冲区散列表条目。
 */
//buffer header锁定
#define BM_LOCKED               (1U << 22)  /* buffer header is locked */
//数据需要写入(标记为DIRTY)
#define BM_DIRTY                (1U << 23)  /* data needs writing */
//数据是有效的
#define BM_VALID                (1U << 24)  /* data is valid */
//已分配buffer tag
#define BM_TAG_VALID            (1U << 25)  /* tag is assigned */
//正在R/W
#define BM_IO_IN_PROGRESS       (1U << 26)  /* read or write in progress */
//上一个I/O出现错误
#define BM_IO_ERROR             (1U << 27)  /* previous I/O failed */
//开始写则变DIRTY
#define BM_JUST_DIRTIED         (1U << 28)  /* dirtied since write started */
//存在等待sole pin的其他进程
#define BM_PIN_COUNT_WAITER     (1U << 29)  /* have waiter for sole pin */
//checkpoint发生,必须刷到磁盘上
#define BM_CHECKPOINT_NEEDED    (1U << 30)  /* must write for checkpoint */
//持久化buffer(不是unlogged或者初始化fork)
#define BM_PERMANENT            (1U << 31)  /* permanent buffer (not unlogged,
                                             * or init fork) */
/*
 *  BufferDesc -- shared descriptor/state data for a single shared buffer.
 *  BufferDesc -- 共享缓冲区的共享描述符(状态)数据
 *
 * Note: Buffer header lock (BM_LOCKED flag) must be held to examine or change
 * the tag, state or wait_backend_pid fields.  In general, buffer header lock
 * is a spinlock which is combined with flags, refcount and usagecount into
 * single atomic variable.  This layout allow us to do some operations in a
 * single atomic operation, without actually acquiring and releasing spinlock;
 * for instance, increase or decrease refcount.  buf_id field never changes
 * after initialization, so does not need locking.  freeNext is protected by
 * the buffer_strategy_lock not buffer header lock.  The LWLock can take care
 * of itself.  The buffer header lock is *not* used to control access to the
 * data in the buffer!
 * 注意:必须持有Buffer header锁(BM_LOCKED标记)才能检查或修改tag/state/wait_backend_pid字段.
 * 通常来说,buffer header lock是spinlock,它与标记位/参考计数/使用计数组合到单个原子变量中.
 * 这个布局设计允许我们执行原子操作,而不需要实际获得或者释放spinlock(比如,增加或者减少参考计数).
 * buf_id字段在初始化后不会出现变化,因此不需要锁定.
 * freeNext通过buffer_strategy_lock锁而不是buffer header lock保护.
 * LWLock可以很好的处理自己的状态.
 * 务请注意的是:buffer header lock不用于控制buffer中的数据访问!
 *
 * It's assumed that nobody changes the state field while buffer header lock
 * is held.  Thus buffer header lock holder can do complex updates of the
 * state variable in single write, simultaneously with lock release (cleaning
 * BM_LOCKED flag).  On the other hand, updating of state without holding
 * buffer header lock is restricted to CAS, which insure that BM_LOCKED flag
 * is not set.  Atomic increment/decrement, OR/AND etc. are not allowed.
 * 假定在持有buffer header lock的情况下,没有人改变状态字段.
 * 持有buffer header lock的进程可以执行在单个写操作中执行复杂的状态变量更新,
 *   同步的释放锁(清除BM_LOCKED标记).
 * 换句话说,如果没有持有buffer header lock的状态更新,会受限于CAS,
 *   这种情况下确保BM_LOCKED没有被设置.
 * 比如原子的增加/减少(AND/OR)等操作是不允许的.
 *
 * An exception is that if we have the buffer pinned, its tag can't change
 * underneath us, so we can examine the tag without locking the buffer header.
 * Also, in places we do one-time reads of the flags without bothering to
 * lock the buffer header; this is generally for situations where we don't
 * expect the flag bit being tested to be changing.
 * 一种例外情况是如果我们已有buffer pinned,该buffer的tag不能改变(在本进程之下),
 *   因此不需要锁定buffer header就可以检查tag了.
 * 同时,在执行一次性的flags读取时不需要锁定buffer header.
 * 这种情况通常用于我们不希望正在测试的flag bit将被改变.
 *
 * We can't physically remove items from a disk page if another backend has
 * the buffer pinned.  Hence, a backend may need to wait for all other pins
 * to go away.  This is signaled by storing its own PID into
 * wait_backend_pid and setting flag bit BM_PIN_COUNT_WAITER.  At present,
 * there can be only one such waiter per buffer.
 * 如果其他进程有buffer pinned,那么进程不能物理的从磁盘页面中删除items.
 * 因此,后台进程需要等待其他pins清除.这可以通过存储它自己的PID到wait_backend_pid中,
 *   并设置标记位BM_PIN_COUNT_WAITER.
 * 目前,每个缓冲区只能由一个等待进程.
 *
 * We use this same struct for local buffer headers, but the locks are not
 * used and not all of the flag bits are useful either. To avoid unnecessary
 * overhead, manipulations of the state field should be done without actual
 * atomic operations (i.e. only pg_atomic_read_u32() and
 * pg_atomic_unlocked_write_u32()).
 * 本地缓冲头部使用同样的结构,但并不需要使用locks,而且并不是所有的标记位都使用.
 * 为了避免不必要的负载,状态域的维护不需要实际的原子操作
 * (比如只有pg_atomic_read_u32() and pg_atomic_unlocked_write_u32())
 *
 * Be careful to avoid increasing the size of the struct when adding or
 * reordering members.  Keeping it below 64 bytes (the most common CPU
 * cache line size) is fairly important for performance.
 * 在增加或者记录成员变量时,小心避免增加结构体的大小.
 * 保持结构体大小在64字节内(通常的CPU缓存线大小)对于性能是非常重要的.
 */
typedef struct BufferDesc
{
    //buffer tag
    BufferTag   tag;            /* ID of page contained in buffer */
    //buffer索引编号(0开始)
    int         buf_id;         /* buffer's index number (from 0) */
    /* state of the tag, containing flags, refcount and usagecount */
    //tag状态,包括flags/refcount和usagecount
    pg_atomic_uint32 state;
    //pin-count等待进程ID
    int         wait_backend_pid;   /* backend PID of pin-count waiter */
    //空闲链表链中下一个空闲的buffer
    int         freeNext;       /* link in freelist chain */
    //缓冲区内容锁
    LWLock      content_lock;   /* to lock access to buffer contents */
} BufferDesc;

BufferTag
Buffer tag标记了buffer存储的是磁盘中哪个block

/*
 * Buffer tag identifies which disk block the buffer contains.
 * Buffer tag标记了buffer存储的是磁盘中哪个block
 *
 * Note: the BufferTag data must be sufficient to determine where to write the
 * block, without reference to pg_class or pg_tablespace entries.  It's
 * possible that the backend flushing the buffer doesn't even believe the
 * relation is visible yet (its xact may have started before the xact that
 * created the rel).  The storage manager must be able to cope anyway.
 * 注意:BufferTag必须足以确定如何写block而不需要参照pg_class或者pg_tablespace数据字典信息.
 * 有可能后台进程在刷新缓冲区的时候深圳不相信关系是可见的(事务可能在创建rel的事务之前).
 * 存储管理器必须可以处理这些事情.
 *
 * Note: if there's any pad bytes in the struct, INIT_BUFFERTAG will have
 * to be fixed to zero them, since this struct is used as a hash key.
 * 注意:如果在结构体中有填充的字节,INIT_BUFFERTAG必须将它们固定为零，因为这个结构体用作散列键.
 */
typedef struct buftag
{
    //物理relation标识符
    RelFileNode rnode;          /* physical relation identifier */
    ForkNumber  forkNum;
    //相对于relation起始的块号
    BlockNumber blockNum;       /* blknum relative to begin of reln */
} BufferTag;

二、源码解读

ReadBuffer_common函数是所有ReadBuffer相关的通用逻辑,其实现逻辑如下:
1.初始化相关变量和执行相关判断(是否扩展isExtend?是否临时表isLocalBuf?)
2.如为临时表,则调用LocalBufferAlloc获取描述符;否则调用BufferAlloc获取描述符;
 同时,设置是否在缓存命中的标记(变量found)
3.如在缓存中命中
3.1如非扩展buffer,更新统计信息,如有需要,锁定buffer并返回
3.2如为扩展buffer,则获取block
3.2.1如PageIsNew返回F,则报错
3.2.2如为本地buffer(临时表),则调整标记
3.2.3如非本地buffer,则清除BM_VALID标记
4.没有在缓存中命中,则获取block
4.1如为扩展buffer,通过填充0初始化buffer,调用smgrextend扩展
4.2如为普通buffer
4.2.1如模式为RBM_ZERO_AND_LOCK/RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK,填充0
4.2.2否则,通过smgr(存储管理器)读取block,如需要,则跟踪I/O时间,同时检查垃圾数据
5.已扩展了buffer或者已读取了block
5.1如需要,锁定buffer
5.2如为临时表,则调整标记;否则设置BM_VALID,中断IO,唤醒等待的进程
5.3更新统计信息
5.4返回buffer

/*
 * ReadBuffer_common -- common logic for all ReadBuffer variants
 * ReadBuffer_common -- 所有ReadBuffer相关的通用逻辑
 *
 * *hit is set to true if the request was satisfied from shared buffer cache.
 * *hit设置为T,如shared buffer中已存在此buffer
 */
static Buffer
ReadBuffer_common(SMgrRelation smgr, char relpersistence, ForkNumber forkNum,
                  BlockNumber blockNum, ReadBufferMode mode,
                  BufferAccessStrategy strategy, bool *hit)
{
    BufferDesc *bufHdr;//buffer描述符
    Block       bufBlock;//相应的block
    bool        found;//是否命中?
    bool        isExtend;//扩展?
    bool        isLocalBuf = SmgrIsTemp(smgr);//本地buffer?
    *hit = false;
    /* Make sure we will have room to remember the buffer pin */
    //确保有空间存储buffer pin
    ResourceOwnerEnlargeBuffers(CurrentResourceOwner);
    //如为P_NEW,则需扩展
    isExtend = (blockNum == P_NEW);
    //跟踪
    TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_START(forkNum, blockNum,
                                       smgr->smgr_rnode.node.spcNode,
                                       smgr->smgr_rnode.node.dbNode,
                                       smgr->smgr_rnode.node.relNode,
                                       smgr->smgr_rnode.backend,
                                       isExtend);
    /* Substitute proper block number if caller asked for P_NEW */
    //如调用方要求P_NEW，则替换适当的块号
    if (isExtend)
        blockNum = smgrnblocks(smgr, forkNum);
    if (isLocalBuf)
    {
        //本地buffer(临时表)
        bufHdr = LocalBufferAlloc(smgr, forkNum, blockNum, &found);
        if (found)
            pgBufferUsage.local_blks_hit++;
        else if (isExtend)
            pgBufferUsage.local_blks_written++;
        else if (mode == RBM_NORMAL || mode == RBM_NORMAL_NO_LOG ||
                 mode == RBM_ZERO_ON_ERROR)
            pgBufferUsage.local_blks_read++;
    }
    else
    {
        //非临时表
        /*
         * lookup the buffer.  IO_IN_PROGRESS is set if the requested block is
         * not currently in memory.
         * 搜索buffer.
         * 如请求的block不在内存中,则IO_IN_PROGRESS设置为T
         */
        //获取buffer描述符
        bufHdr = BufferAlloc(smgr, relpersistence, forkNum, blockNum,
                             strategy, &found);
        if (found)
            //在内存中命中
            pgBufferUsage.shared_blks_hit++;
        else if (isExtend)
            //新的buffer
            pgBufferUsage.shared_blks_written++;
        else if (mode == RBM_NORMAL || mode == RBM_NORMAL_NO_LOG ||
                 mode == RBM_ZERO_ON_ERROR)
            //读取block
            pgBufferUsage.shared_blks_read++;
    }
    /* At this point we do NOT hold any locks. */
    //这时候,我们还没有持有任何锁.
    /* if it was already in the buffer pool, we're done */
    //---------- 如果buffer已在换冲池中,工作已完成
    if (found)
    {
        //------------- buffer已在缓冲池中
        //已在换冲池中
        if (!isExtend)
        {
            //非扩展buffer
            /* Just need to update stats before we exit */
            //在退出前,更新统计信息
            *hit = true;
            VacuumPageHit++;
            if (VacuumCostActive)
                VacuumCostBalance += VacuumCostPageHit;
            TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_DONE(forkNum, blockNum,
                                              smgr->smgr_rnode.node.spcNode,
                                              smgr->smgr_rnode.node.dbNode,
                                              smgr->smgr_rnode.node.relNode,
                                              smgr->smgr_rnode.backend,
                                              isExtend,
                                              found);
            /*
             * In RBM_ZERO_AND_LOCK mode the caller expects the page to be
             * locked on return.
             * RBM_ZERO_AND_LOCK模式,调用者期望page锁定后才返回
             */
            if (!isLocalBuf)
            {
                //非临时表buffer
                if (mode == RBM_ZERO_AND_LOCK)
                    LWLockAcquire(BufferDescriptorGetContentLock(bufHdr),
                                  LW_EXCLUSIVE);
                else if (mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK)
                    LockBufferForCleanup(BufferDescriptorGetBuffer(bufHdr));
            }
            //根据buffer描述符读取buffer并返回buffer
            //#define BufferDescriptorGetBuffer(bdesc) ((bdesc)->buf_id + 1)
            return BufferDescriptorGetBuffer(bufHdr);
        }
        /*
         * We get here only in the corner case where we are trying to extend
         * the relation but we found a pre-existing buffer marked BM_VALID.
         * This can happen because mdread doesn't complain about reads beyond
         * EOF (when zero_damaged_pages is ON) and so a previous attempt to
         * read a block beyond EOF could have left a "valid" zero-filled
         * buffer.  Unfortunately, we have also seen this case occurring
         * because of buggy Linux kernels that sometimes return an
         * lseek(SEEK_END) result that doesn't account for a recent write. In
         * that situation, the pre-existing buffer would contain valid data
         * that we don't want to overwrite.  Since the legitimate case should
         * always have left a zero-filled buffer, complain if not PageIsNew.
         * 程序执行来到这里,进程尝试扩展relation但发现了先前已存在的标记为BM_VALID的buffer.
         * 这种情况之所以发生是因为mdread对于在EOF之后的读不会报错(zero_damaged_pages设置为ON),
         *   并且先前尝试读取EOF的block遗留了"valid"的已初始化(填充0)的buffer.
         * 不幸的是,我们同样发现因为Linux内核的bug(有时候会返回lseek/SEEK_END结果)导致这种情况.
         * 在这种情况下,先前已存在的buffer会存储有效的数据,这些数据不希望被覆盖.
         * 由于合法的情况下应该总是留下一个零填充的缓冲区，如果不是PageIsNew，则报错。
         */
        //获取block
        bufBlock = isLocalBuf ? LocalBufHdrGetBlock(bufHdr) : BufHdrGetBlock(bufHdr);
        if (!PageIsNew((Page) bufBlock))
            //不是PageIsNew,则报错
            ereport(ERROR,
                    (errmsg("unexpected data beyond EOF in block %u of relation %s",
                            blockNum, relpath(smgr->smgr_rnode, forkNum)),
                     errhint("This has been seen to occur with buggy kernels; consider updating your system.")));
        /*
         * We *must* do smgrextend before succeeding, else the page will not
         * be reserved by the kernel, and the next P_NEW call will decide to
         * return the same page.  Clear the BM_VALID bit, do the StartBufferIO
         * call that BufferAlloc didn't, and proceed.
         * 在成功执行前,必须执行smgrextend,否则的话page不能被内核保留,
         *   同时下一个P_NEW调用会确定返回同样的page.
         * 清除BM_VALID位，执行BufferAlloc没有执行的StartBufferIO调用，然后继续。
         */
        if (isLocalBuf)
        {
            //临时表
            /* Only need to adjust flags */
            //只需要调整标记
            uint32      buf_state = pg_atomic_read_u32(&bufHdr->state);
            Assert(buf_state & BM_VALID);
            buf_state &= ~BM_VALID;
            pg_atomic_unlocked_write_u32(&bufHdr->state, buf_state);
        }
        else
        {
            //非临时表
            /*
             * Loop to handle the very small possibility that someone re-sets
             * BM_VALID between our clearing it and StartBufferIO inspecting
             * it.
             * 循环,直至StartBufferIO返回T为止
             */
            do
            {
                uint32      buf_state = LockBufHdr(bufHdr);
                Assert(buf_state & BM_VALID);
                //清除BM_VALID标记
                buf_state &= ~BM_VALID;
                UnlockBufHdr(bufHdr, buf_state);
            } while (!StartBufferIO(bufHdr, true));
        }
    }
    //------------- buffer不在缓冲池中
    /*
     * if we have gotten to this point, we have allocated a buffer for the
     * page but its contents are not yet valid.  IO_IN_PROGRESS is set for it,
     * if it's a shared buffer.
     * 如果到了这个份上,我们已经为page分配了buffer,但其中的内容还没有生效.
     * 如果是共享内存,那么设置IO_IN_PROGRESS标记.
     *
     * Note: if smgrextend fails, we will end up with a buffer that is
     * allocated but not marked BM_VALID.  P_NEW will still select the same
     * block number (because the relation didn't get any longer on disk) and
     * so future attempts to extend the relation will find the same buffer (if
     * it's not been recycled) but come right back here to try smgrextend
     * again.
     * 注意:如果smgrextend失败,我们将以一个已分配但为设置为BM_VALID的buffer结束这次调用
     */
    //验证
    Assert(!(pg_atomic_read_u32(&bufHdr->state) & BM_VALID));   /* spinlock not needed */
    //获取block
    bufBlock = isLocalBuf ? LocalBufHdrGetBlock(bufHdr) : BufHdrGetBlock(bufHdr);
    if (isExtend)
    {
        //-------- 扩展block
        /* new buffers are zero-filled */
        //新buffers使用0填充
        MemSet((char *) bufBlock, 0, BLCKSZ);
        /* don't set checksum for all-zero page */
        //对于使用全0填充的page,不要设置checksum
        smgrextend(smgr, forkNum, blockNum, (char *) bufBlock, false);
        /*
         * NB: we're *not* doing a ScheduleBufferTagForWriteback here;
         * although we're essentially performing a write. At least on linux
         * doing so defeats the 'delayed allocation' mechanism, leading to
         * increased file fragmentation.
         * 注意:这里我们不会执行ScheduleBufferTagForWriteback.虽然我们实质上正在执行写操作.
         * 起码,在Linux平台,执行这个操作会破坏“延迟分配”机制,导致文件碎片.
         */
    }
    else
    {
        //-------- 普通block
        /*
         * Read in the page, unless the caller intends to overwrite it and
         * just wants us to allocate a buffer.
         * 读取page,除非调用者期望覆盖它并且希望我们分配buffer.
         * 
         */
        if (mode == RBM_ZERO_AND_LOCK || mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK)
            //如为RBM_ZERO_AND_LOCK或者RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK模式,初始化为0
            MemSet((char *) bufBlock, 0, BLCKSZ);
        else
        {
            //其他模式
            instr_time  io_start,//io的起止时间
                        io_time;
            if (track_io_timing)
                INSTR_TIME_SET_CURRENT(io_start);
            //smgr(存储管理器)读取block
            smgrread(smgr, forkNum, blockNum, (char *) bufBlock);
            if (track_io_timing)
            {
                //需要跟踪io时间
                INSTR_TIME_SET_CURRENT(io_time);
                INSTR_TIME_SUBTRACT(io_time, io_start);
                pgstat_count_buffer_read_time(INSTR_TIME_GET_MICROSEC(io_time));
                INSTR_TIME_ADD(pgBufferUsage.blk_read_time, io_time);
            }
            /* check for garbage data */
            //检查垃圾数据
            if (!PageIsVerified((Page) bufBlock, blockNum))
            {
                //如果page为通过验证
                if (mode == RBM_ZERO_ON_ERROR || zero_damaged_pages)
                {
                    //出错,则初始化
                    ereport(WARNING,
                            (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
                             errmsg("invalid page in block %u of relation %s; zeroing out page",
                                    blockNum,
                                    relpath(smgr->smgr_rnode, forkNum))));
                    //初始化
                    MemSet((char *) bufBlock, 0, BLCKSZ);
                }
                else
                    //出错,报错
                    ereport(ERROR,
                            (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
                             errmsg("invalid page in block %u of relation %s",
                                    blockNum,
                                    relpath(smgr->smgr_rnode, forkNum))));
            }
        }
    }
    //--------- 已扩展了buffer或者已读取了block
    /*
     * In RBM_ZERO_AND_LOCK mode, grab the buffer content lock before marking
     * the page as valid, to make sure that no other backend sees the zeroed
     * page before the caller has had a chance to initialize it.
     * 在RBM_ZERO_AND_LOCK模式下,在标记page为有效之前获取buffer content lock,
     *   确保在调用者初始化之前没有其他进程看到已初始化为0的page
     *
     * Since no-one else can be looking at the page contents yet, there is no
     * difference between an exclusive lock and a cleanup-strength lock. (Note
     * that we cannot use LockBuffer() or LockBufferForCleanup() here, because
     * they assert that the buffer is already valid.)
     * 由于没有其他进程可以搜索page内容,因此获取独占锁和cleanup-strength锁没有区别.
     * (注意不能在这里使用LockBuffer()或者LockBufferForCleanup(),因为这些函数假定buffer有效)
     */
    if ((mode == RBM_ZERO_AND_LOCK || mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK) &&
        !isLocalBuf)
    {
        //锁定
        LWLockAcquire(BufferDescriptorGetContentLock(bufHdr), LW_EXCLUSIVE);
    }
    if (isLocalBuf)
    {
        //临时表
        /* Only need to adjust flags */
        //只需要调整标记
        uint32      buf_state = pg_atomic_read_u32(&bufHdr->state);
        buf_state |= BM_VALID;
        pg_atomic_unlocked_write_u32(&bufHdr->state, buf_state);
    }
    else
    {
        //普通表
        /* Set BM_VALID, terminate IO, and wake up any waiters */
        //设置BM_VALID,中断IO,唤醒等待的进程
        TerminateBufferIO(bufHdr, false, BM_VALID);
    }
    //更新统计信息
    VacuumPageMiss++;
    if (VacuumCostActive)
        VacuumCostBalance += VacuumCostPageMiss;
    //跟踪
    TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_DONE(forkNum, blockNum,
                                      smgr->smgr_rnode.node.spcNode,
                                      smgr->smgr_rnode.node.dbNode,
                                      smgr->smgr_rnode.node.relNode,
                                      smgr->smgr_rnode.backend,
                                      isExtend,
                                      found);
    //返回buffer
    //#define BufferDescriptorGetBuffer(bdesc) ((bdesc)->buf_id + 1)
    return BufferDescriptorGetBuffer(bufHdr);
}

三、跟踪分析

测试场景一:Block不在缓冲区中
脚本:

16:42:48 (xdb@[local]:5432)testdb=# select * from t1 limit 10;

启动gdb,设置断点

(gdb) b ReadBuffer_common
Breakpoint 1 at 0x876e28: file bufmgr.c, line 711.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 1, ReadBuffer_common (smgr=0x2b7cce0, relpersistence=112 'p', forkNum=MAIN_FORKNUM, blockNum=0, mode=RBM_NORMAL, 
    strategy=0x0, hit=0x7ffc7761dfab) at bufmgr.c:711
711     bool        isLocalBuf = SmgrIsTemp(smgr);
(gdb)

1.初始化相关变量和执行相关判断(是否扩展isExtend?是否临时表isLocalBuf?)

(gdb) n
713     *hit = false;
(gdb) 
716     ResourceOwnerEnlargeBuffers(CurrentResourceOwner);
(gdb) 
718     isExtend = (blockNum == P_NEW);
(gdb) 
720     TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_START(forkNum, blockNum,
(gdb) 
728     if (isExtend)
(gdb) 
731     if (isLocalBuf)
(gdb) 
745         bufHdr = BufferAlloc(smgr, relpersistence, forkNum, blockNum,
(gdb)

2.调用BufferAlloc获取buffer描述符

(gdb) 
747         if (found)
(gdb) p *bufHdr
$1 = {tag = {rnode = {spcNode = 1663, dbNode = 16402, relNode = 51439}, forkNum = MAIN_FORKNUM, blockNum = 0}, 
  buf_id = 108, state = {value = 2248409089}, wait_backend_pid = 0, freeNext = -2, content_lock = {tranche = 54, state = {
      value = 536870912}, waiters = {head = 2147483647, tail = 2147483647}}}
(gdb) p found
$2 = false
(gdb) 
(gdb) n
750             pgBufferUsage.shared_blks_read++; --> 更新统计信息
(gdb)

4.没有在缓存中命中,则获取block

756     if (found)
(gdb) 
856     Assert(!(pg_atomic_read_u32(&bufHdr->state) & BM_VALID));   /* spinlock not needed */
(gdb) 
858     bufBlock = isLocalBuf ? LocalBufHdrGetBlock(bufHdr) : BufHdrGetBlock(bufHdr);
(gdb) 
860     if (isExtend)
(gdb) p bufBlock
$4 = (Block) 0x7fe8c240e380

4.2如为普通buffer
4.2.1如模式为RBM_ZERO_AND_LOCK/RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK,填充0
4.2.2否则,通过smgr(存储管理器)读取block,如需要,则跟踪I/O时间,同时检查垃圾数据

(gdb) p mode
$5 = RBM_NORMAL
(gdb) 
(gdb) n
880         if (mode == RBM_ZERO_AND_LOCK || mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK)
(gdb) 
887             if (track_io_timing)
(gdb) 
890             smgrread(smgr, forkNum, blockNum, (char *) bufBlock);
(gdb) 
892             if (track_io_timing)
(gdb) p *smgr
$6 = {smgr_rnode = {node = {spcNode = 1663, dbNode = 16402, relNode = 51439}, backend = -1}, smgr_owner = 0x7fe8ee2bc7b8, 
  smgr_targblock = 4294967295, smgr_fsm_nblocks = 4294967295, smgr_vm_nblocks = 4294967295, smgr_which = 0, 
  md_num_open_segs = {1, 0, 0, 0}, md_seg_fds = {0x2b0dd78, 0x0, 0x0, 0x0}, next_unowned_reln = 0x0}
(gdb) p forkNum
$7 = MAIN_FORKNUM
(gdb) p blockNum
$8 = 0
(gdb) p (char *) bufBlock
$9 = 0x7fe8c240e380 "\001"
(gdb)

5.已扩展了buffer或者已读取了block
5.1如需要,锁定buffer
5.2如为临时表,则调整标记;否则设置BM_VALID,中断IO,唤醒等待的进程

(gdb) n
901             if (!PageIsVerified((Page) bufBlock, blockNum))
(gdb) 
932     if ((mode == RBM_ZERO_AND_LOCK || mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK) &&
(gdb) n
938     if (isLocalBuf)
(gdb) 
949         TerminateBufferIO(bufHdr, false, BM_VALID);
(gdb)

5.3更新统计信息
5.4返回buffer

(gdb) 
952     VacuumPageMiss++;
(gdb) 
953     if (VacuumCostActive)
(gdb) 
956     TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_DONE(forkNum, blockNum,
(gdb) 
964     return BufferDescriptorGetBuffer(bufHdr);
(gdb) 
965 }
(gdb)

buf为109

(gdb) 
ReadBufferExtended (reln=0x7fe8ee2bc7a8, forkNum=MAIN_FORKNUM, blockNum=0, mode=RBM_NORMAL, strategy=0x0) at bufmgr.c:666
666     if (hit)
(gdb) 
668     return buf;
(gdb) p buf
$10 = 109
(gdb)

测试场景二:Block已在缓冲区中
再次执行上面的SQL语句,这时候相应的block已读入到buffer中

(gdb) del
Delete all breakpoints? (y or n) y
(gdb) c
Continuing.
^C
Program received signal SIGINT, Interrupt.
0x00007fe8ec448903 in __epoll_wait_nocancel () at ../sysdeps/unix/syscall-template.S:81
81  T_PSEUDO (SYSCALL_SYMBOL, SYSCALL_NAME, SYSCALL_NARGS)
(gdb) b ReadBuffer_common
Breakpoint 2 at 0x876e28: file bufmgr.c, line 711.
(gdb)

found变量为T

...
(gdb) 
745         bufHdr = BufferAlloc(smgr, relpersistence, forkNum, blockNum,
(gdb) 
747         if (found)
(gdb) p found
$11 = true
(gdb) 
(gdb) n
748             pgBufferUsage.shared_blks_hit++;
(gdb)

进入相应的逻辑
3.如在缓存中命中
3.1如非扩展buffer,更新统计信息,如有需要,锁定buffer并返回
3.2如为扩展buffer,则获取block
3.2.1如PageIsNew返回F,则报错
3.2.2如为本地buffer(临时表),则调整标记
3.2.3如非本地buffer,则清除BM_VALID标记

(gdb) 
756     if (found)
(gdb) 
758         if (!isExtend)
(gdb) 
761             *hit = true;
(gdb) 
762             VacuumPageHit++;
(gdb) 
764             if (VacuumCostActive)
(gdb) 
767             TRACE_POSTGRESQL_BUFFER_READ_DONE(forkNum, blockNum,
(gdb) 
779             if (!isLocalBuf)
(gdb) 
781                 if (mode == RBM_ZERO_AND_LOCK)
(gdb) 
784                 else if (mode == RBM_ZERO_AND_CLEANUP_LOCK)
(gdb) 
788             return BufferDescriptorGetBuffer(bufHdr);
(gdb) 
965 }
(gdb)

到此，关于“PostgreSQL中ReadBuffer_common函数有什么作用”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注创新互联网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！