深入理解缓冲区（十）

4.1.4.3 Buf的主体结构

形式上是“char *”，本质上是内存开辟出的一块地址连续的区域。

关键问题是：数据库如何使用这块区域（缓冲区调度算法）。

4.1.4.4 Buf的置换调度策略管理相关数据结构

第一个相关结构：SharedBufHash

作用：哈希表，用于缓存块的快速查找。

第二个相关结构：BufferStrategyControl

/*

* The shared freelist control information.

*/

typedef struct

{

/* Clock sweep hand: index of next buffer to consider grabbing */

int nextVictimBuffer; // 指向缓存块（缓存块是地址连续的，所以把缓存块当作数组，用int型下标即可表示下一个要被置换的缓存块的位置）

int firstFreeBuffer; /* Head of list of unused buffers */

int lastFreeBuffer; /* Tail of list of unused buffers */

/*

* NOTE: lastFreeBuffer is undefined when firstFreeBuffer is -1 (that is,

* when the list is empty)

*/

/*

* Statistics. These counters should be wide enough that they can't

* overflow during a single bgwriter cycle.

*/

uint32 completePasses; /* Complete cycles of the clock sweep */

uint32 numBufferAllocs; /* Buffers allocated since last reset */

} BufferStrategyControl;

说明：

1. 上图，左侧，是解释区，第一椭圆说明了整体缓存的情况；第二个椭圆表示PostgreSQL数据库初始化后，在data（数据目录）中初始化出的配置文件，此文件存放数据启动、运行时需要的各种参数，其中，有关缓存的参数是“shared_buffers”，表示缓冲区大小，实际大小的计算方式，参见上图；“NBuffers”是代码中和缓冲区相关的变量，其值源于GUC参数“shared_buffers”。

2. 上图，右侧，是缓冲区。由四块地址连续的区域组成。分别是：缓存头、缓存块集合、缓存块快速查找hashtable、置换策略指示器。

3. 缓冲区的第一个部分：【缓存头】，与【缓存块集合】一一对应，每一个缓存块，都有自己的一份使用情况信息，保存在【缓存头中】。

4. 缓冲区的第二个部分：【缓存块集合】，与外存的数据块对应，是n:m的关系。当缓存块还有空闲的时候，则从空闲链表中取缓存块共上层（数据访问层）使用，否则，使用“clock”算法，淘汰一个页面（页面大小对应一个块，8k），然后给这个页面置相应值（如可能读入新数据到缓存块）并他的元信息（缓存头中对应的使用情况信息，如是否加锁等），最后返回这个块

5. 缓冲区的第三个部分：【缓存块快速查找hashtable】，把所有缓存块注册到一个hash表中，便于快速查找缓存块

6. 缓冲区的第四个部分：【置换策略指示器】，与缓存块的页面淘汰算法直接相关，指示了哪个缓存块可以被淘汰（注意图中从【置换策略指示器】发出的线的指向，对应的变量是nextVictimBuffer，其用法“nextVictimBuffer++”,表明缓存块是从前到后逐个被淘汰的，这就是简单的“clock”算法，但并非说：缓存块是依次被淘汰，而是从前到后，找到没有被使用的、可被淘汰的---如脏页、引用计数为零的---进行淘汰，当nextVictimBuffer达到最大值，则变为零，从前面再重新开始淘汰）。