共享buffer

postgres的共享buffer有两层访问机制

• Pin（引用计数）：访问前必须先Pin（引用计数+1），防止页面被回收
• buffer content lock：分为共享锁和排他锁，用于控制页面的并发访问

共享buffer池是基于共享内存，也就是postgres的相关进程可以共享的内存数据。这里有几个关键的结构

• BufferDesc：管理buffer的元数据，状态，标识等。与buffer一一对应
• BufferBlocks：实际的buffer。存储从磁盘读取的数据。每个buffer的大小和磁盘块大小一致。默认为8KB。这个大小同样限制了一条tuple的大小
• ConditionVariable：协调多个进程对同一buffer的IO操作。和buffer一一对应
• CkptSortItem：checkpoint排序数组。checkpoint写磁盘过程中对要写入的buffer进行排序。以实现顺序IO提高性能。

需要注意的是，为了高效地内存访问，上面这些结构的数据都进行了内存对齐，比如BufferDesc和ConditionVariable在实际使用时都是用的内存对齐的版本

#define BUFFERDESC_PAD_TO_SIZE	(SIZEOF_VOID_P == 8 ? 64 : 1)
 
typedef union BufferDescPadded
{
	BufferDesc	bufferdesc;
	char		pad[BUFFERDESC_PAD_TO_SIZE];
} BufferDescPadded;
 
#define CV_MINIMAL_SIZE		(sizeof(ConditionVariable) <= 16 ? 16 : 32)
typedef union ConditionVariableMinimallyPadded
{
	ConditionVariable cv;
	char		pad[CV_MINIMAL_SIZE];
} ConditionVariableMinimallyPadded;

• BufferDescPadded 在64位机器上64位对齐，让每个BufferDesc占用一个缓存行来避免false sharing（如果64位能够存储多个BufferDesc，一个cache line中有多个BufferDesc，多核就是操作的是相互独立的BufferDesc也会导致这个缓存行在两个cpu核都失效）。通过对齐让每个BufferDesc对应一个cache line，避免互相干扰，用空间换取性能。
• ConditionVariableMinimallyPadded也是同理，不过64位对齐有些太浪费空间了，因此采用了16或者32位对齐

至于buffer还按照IO进行了对齐，在下面的代码中会保证BufferBlocks的开始地址是按照PG_IO_ALIGN_SIZE进行对齐的。

	BufferBlocks = (char *)
		TYPEALIGN(PG_IO_ALIGN_SIZE,
				  ShmemInitStruct("Buffer Blocks",
								  NBuffers * (Size) BLCKSZ + PG_IO_ALIGN_SIZE,
								  &foundBufs));

shared buffer pool初始化

源码在buf_init.c的BufferManagerShmemInit函数当中。