深入理解缓冲区（十八）

4.3.3        从buf淘汰方式看改进---freelist

在“4.1.4.5 Buf置换管理算法”中，我们描述了buf调度算法。PG首先是从freelist中取出空余的优先供缓存请求使用。如果freelist空，才去真正淘汰缓存块。

所以，一个思路是：尽可能增加freelist中的成员，使得淘汰减少，是否物理IO也可以减少呢？

先看PG对于freelist的操作方式：

1.         从结构上看，首先定义出一个指针，用来指向空余的buf，见如下蓝色字体

typedef struct BufferAccessStrategyData

{

       BufferAccessStrategyType btype;

       int                  ring_size;

       int                  current;

       bool        current_was_in_ring;

       /*

        * Array of buffer numbers.  InvalidBuffer (that is, zero) indicates we

        * have not yet selected a buffer for this ring slot.  For allocation

        * simplicity this is palloc'd together with the fixed fields of the

        * struct.

        */

       Buffer            buffers[1];             /* VARIABLE SIZE ARRAY */

} BufferAccessStrategyData;

2.         从这个指针的调用关系看，共被：增加空余buf到链表操作（AddBufferToRing）和从链表取出空余buf 操作构成（GetBufferFromRing）

BufferAccessStrategyData.buffers      

       BufferAccessStrategyData（就是如上的数据结构）

       GetBufferFromRing

       AddBufferToRing

       StrategyRejectBuffer

3.         从函数的调用关系看，GetBufferFromRing和AddBufferToRing函数，都是被StrategyGetBuffer函数调用。而当有缓存块被申请使用时，才会调用到StrategyGetBuffer函数（从StrategyGetBuffer函数的代码中可以看出，只有使用指定“淘汰策略”，才会从一个“Ring”上拿出空余的buf供上层使用）。这样，freelist上的空余buf增加的机会并不多。这样，可能会影响着buf的有效利用。

 

       /*

        * If given a strategy object, see whether it can select a buffer. We

        * assume strategy objects don't need the BufFreelistLock.

        */

       if (strategy != NULL)

       {

              buf = GetBufferFromRing(strategy);

              if (buf != NULL)

              {

                     *lock_held = false;

                     return buf;

              }

       }

所以，我们可以知道，此处也有改进余地。

改法：增加一个线程，在适当的时机，遍历缓冲区，当发现空余的缓冲区存在时，即补充到freelist上，这样当需要申请缓冲区时，freelist尽可能地多存在空闲缓存块。

什么时候让这个线程启动去干活呢？上一节，增加了异步IO操作（提出了预取功能）。当发出异步IO读写请求时，数据还没有到位，也许是启动这样线程的最佳时机。