PostgreSQL的数据存储(三)---数据缓存去和数据存储层的接口

yanghongjun

2.2  良好的接口层抽象
　　通过研究f_smgr数据结构，我们可以清晰分解出如下IO函数需要的操作：

接口名称	接口下层函数	功能
smgr_init	mdinit	初始化一些系统需要的状态等，调用关系如下： 　　smgrinit 　　BaseInit 　　AutoVacLauncherMain 　　AutoVacWorkerMain 　　AuxiliaryProcessMain 　　PostgresMain 　　从上面的调用关系可以看出，系启动的过程中，完成初始化的工作
smgr_create	mdcreate	创建一个“relation”（注意PG中，此处的“relation”指的是一个表的数据，而对象的定义，诸如视图、序列等，都是存储对的定义在系统表pg_class中，没有外存可见的文件存在） 　　smgrcreate 　　fsm_extend 　　RelationCreateStorage 　　smgr_redo 　　ATExecSetTableSpace 　　vm_extend 　　XLogReadBufferExtended 　　从上面的调用关系可以看出，新建、扩展、日志重做等操作会调用到创建relation。
smgr_read	mdread	从指定的“relation”中读出指定块的数据到“数据缓冲区”，物理读操作。 　　smgrread 　　ReadBuffer_common 　　ReadBufferExtended 　　ReadBufferWithoutRelcache 　　copy_relation_data 　　从上面的调用关系可以看出，物理读操作，只与数据缓冲区打交道
smgr_prefetch	mdprefetch	从外存上预先读入数据到数据缓冲区。 　　f_smgr.smgr_prefetch 　　f_smgr 　　smgrprefetch 　　PrefetchBuffer 　　BitmapHeapNext 　　ExecBitmapHeapScan 　　ExecProcNode 　　LocalPrefetchBuffer 　　PrefetchBuffer 　　从上面的调用关系可以看出，预取功能是为bitmap扫描做的。除此外，本函数是为异步IO做的，但实际上PG还是采用的同步IO函数实现的本函数，
smgr_write	mdwrite	物理写操作，把数据缓冲区中的信息，刷出到外存 　　f_smgr.smgr_write 　　f_smgr 　　smgrwrite 　　FlushBuffer 　　FlushRelationBuffers 　　LocalBufferAlloc 　　_bt_blwritepage 　　从上面的调用关系可以看出，物理写操作，都是与数据缓存区层打交道。
smgr_nblocks	mdnblocks	计算一个“relation”所使用的块（8k一个块）的个数
smgr_extend	mdextend	一个“relation”空间不够的时候，自动扩展文件大小
smgr_truncate	mdtruncate	对一个“relation”空间做截断操作
smgr_immedsync	mdimmedsync	刷出一个“relation”的内容到外存
smgr_pre_ckpt	mdpreckpt	做checkpoint之前，预先做一些操作
smgr_sync	mdsync	同步刷出数据到外存。（恢复过程中使用，暂不研究）
smgr_post_ckpt	mdpostckpt	做checkpoint之后，收尾做一些操作（删除一些在事务没有完成前不能删除的文件）
smgr_exists	mdexists	判断外存文件是否存在
smgr_unlink	mdunlink	删除一个外存文件（一个“relation”）
smgr_close	mdclose	关闭一个外存文件（一个“relation”）
smgr_shutdown	NULL	系统关闭时，存储系统是否需要做些收尾工作，如果需要，可以置于此

　　以上函数，init可以对应shutdown，open对应close，read对应write，create对应unlink，其他操作，是一些辅助类型的操作，但是必要。如，计算块的个数、文件扩展、截断、文件是否存在等等。注意，理解这些操作，就能理解一个接口层，抽象后，可以支持哪些操作了。
在数据缓冲区改进方式中，我们曾经提出，使用异步IO改进数据库系统的效率，如果我们改造存储层，则可以先从这一层做起，但接口的抽象，基本类似于上述内容。