PostgreSQLVFD机制
1、结构体
VFD机制中由结构体struct vfd来维护。其中各个成员变量的意义如下表所示：
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fd | vfd实际对应的物理文件文件描述符 |
fdstate | FD_DELETE_AT_CLOSE：表示文件在关闭时需删除 FD_TEMP_FILE_LIMIT：标记临时文件 FD_CLOSE_AT_EOXACT： 这几个都针对临时文件 |
resowner | owner, for automatic cleanup |
nextFree | VFD的free链表，实际上是数组的下标。 |
lruMoreRecently | VFD的最近最少使用链表，为双向。实际上也是数组的下标 |
lruLe***ecently | lruLe***ecently为正向，每次插入都插入头部 |
fileSize | 文件大小 |
fileName | 文件名 |
fileFlags | 打开文件时的标签，比如O_CREATE等 |
fileMode | 打开文件时的属性，比如读写权限等 |
2、初始化
启动时初始化，使用malloc，只在本进程中有效，即每个进程都维护各自的VfdCache而并非共享内存。初始化时只申请第一个数组，并将其fd置为VFD_CLOSED。
PostgresMain->BaseInit->InitFileAccess: VfdCache = (Vfd *) malloc(sizeof(Vfd)); MemSet((char *) &(VfdCache[0]), 0, sizeof(Vfd)); VfdCache->fd = VFD_CLOSED; SizeVfdCache = 1;
2、open时的流程
1）Open时首先会调用AllocateVfd，从VfdCache数组中找一个空闲的slot，然后返回。该函数流程见AllocateVfd调用。
2）然后会调用ReleaseLruFiles判断是否open了最大限制的fd。如超出限制，则将LRU链表最后一个VFD的fd close掉。
3）open文件，并将该VFD插入到LRU链表。插入LRU的函数Insert详细流程看下面的函数分析。
4）然后对vfdP成员变量进行赋值。
PathNameOpenFilePerm-> file = AllocateVfd(); vfdP = &VfdCache[file]; ReleaseLruFiles(); vfdP->fd = BasicOpenFilePerm(fileName, fileFlags, fileMode); Insert(file); vfdP->fileName = fnamecopy; /* Saved flags are adjusted to be OK for re-opening file */ vfdP->fileFlags = fileFlags & ~(O_CREAT | O_TRUNC | O_EXCL); vfdP->fileMode = fileMode; vfdP->fileSize = 0; vfdP->fdstate = 0x0; vfdP->resowner = NULL;
AllocateVfd
1）每次调用BasicOpenFilePerm open文件前都会调用AllocateVfd从VfdCache中获取一个空闲的vfd。
2）首先会判断free链表中是否为空。初始时刻，SizeVfdCache为1，则会将VfdCache初始化成大小32的数组，并将其通过nextFree串联起来形成free链表，注意该free链表为循环。
3）VfdCache[0]不使用。最开始32个的时候，即第一次扩充后free链表如下图所示，跳过VfdCache[1]，1会返回。也就是说每次取VFD都是VfdCache[0].nextFree
4）后续再次扩充时，都是翻倍进行扩充
AllocateVfd->
if (VfdCache[0].nextFree == 0){
Size newCacheSize = SizeVfdCache * 2;
if (newCacheSize < 32)
newCacheSize = 32;
newVfdCache = (Vfd *) realloc(VfdCache, sizeof(Vfd) * newCacheSize);
VfdCache = newVfdCache;
for (i = SizeVfdCache; i < newCacheSize; i++){
MemSet((char *) &(VfdCache[i]), 0, sizeof(Vfd));
VfdCache[i].nextFree = i + 1;
VfdCache[i].fd = VFD_CLOSED;
}
VfdCache[newCacheSize - 1].nextFree = 0;
VfdCache[0].nextFree = SizeVfdCache;
SizeVfdCache = newCacheSize;
}
file = VfdCache[0].nextFree;
VfdCache[0].nextFree = VfdCache[file].nextFree;
return file;
ReleaseLruFiles
1）nfile为open打开的文件数，numAllocatedDescs为fopen打开的文件数，max_safe_fds为操作系统计算得出的值。
2）一旦超出max_safe_fds值，就会调用ReleaseLruFile从LRU链表删除一个，注意删除的是VfdCache[0].lruMoreRecently，即链表的尾部，最近最少使用的。
3）首先将该fd关闭，然后将之置为VFD_CLOSED。调用Delete函数将VFD从LRU链表删除。注意这里只是从LRU链表删除，不会释放回收到free链表，也不会修改vfd数据结构的其他成员变量值。因为后续可能还会用到该物理文件，会重新open并将之重新insert到LRU链表。
ReleaseLruFiles->
while (nfile + numAllocatedDescs >= max_safe_fds){
if (!ReleaseLruFile())
break;
}ReleaseLruFile-> LruDelete(VfdCache[0].lruMoreRecently);-> vfdP = &VfdCache[file]; close(vfdP->fd); vfdP->fd = VFD_CLOSED; --nfile; Delete(file);--> vfdP = &VfdCache[file]; VfdCache[vfdP->lruLe***ecently].lruMoreRecently = vfdP->lruMoreRecently; VfdCache[vfdP->lruMoreRecently].lruLe***ecently = vfdP->lruLe***ecently;
3、Insert
Insert-> vfdP = &VfdCache[file]; vfdP->lruMoreRecently = 0; vfdP->lruLe***ecently = VfdCache[0].lruLe***ecently; VfdCache[0].lruLe***ecently = file; VfdCache[vfdP->lruLe***ecently].lruMoreRecently = file;
LRU链表的形式如下：
Insert一个VFD时：
4、Delete
Delete(file);--> vfdP = &VfdCache[file]; VfdCache[vfdP->lruLe***ecently].lruMoreRecently = vfdP->lruMoreRecently; VfdCache[vfdP->lruMoreRecently].lruLe***ecently = vfdP->lruLe***ecently;
例如删除VfdCache[1]：
5、回收VFD
1）每次调用FileClose时，会回收vfd到free链表。
2）先调用close函数
3）然后将之从LRU链表删除
4）如果是临时文件，还会将临时文件删除
5）调用FreeVfd将vfd回收到free链表
FileClose-> close(vfdP->fd); --nfile; vfdP->fd = VFD_CLOSED; Delete(file); ... FreeVfd(file);
FreeVfd
调用函数FreeVfd回收，注意几个成员变量的修改。回收时，将之插入到free链表头部。注意每次取时也从头部取
FreeVfd-> free(vfdP->fileName);//注意fileName需要释放，他是另malloc的 vfdP->fileName = NULL; vfdP->fdstate = 0x0; vfdP->nextFree = VfdCache[0].nextFree; VfdCache[0].nextFree = file;
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