1.基本原理
缓冲管理器：主要是管理共享内和持久存储之间的数据传输，并可能对 DBMS 的性能产生重大影响。
缓冲区管理器、持久存储和后端进程之间的关系如下图所示：
2.缓冲区管理器结构
缓冲区管理器包括一个缓冲区表、缓冲区描述符和缓冲池。
缓冲区描述符：保存着页面的元数据，对应的页面则保存在缓冲池的槽位中。
缓冲池：缓冲池存储数据文件的页，如表的页面。缓冲池是一个数组，每个插槽存储数据文件的一页。缓冲池数组的索引称为buffer_id。
相关函数：BufferDesc *BufferAlloc
2.1 缓冲区标签
数据库为所有数据文件的每个页面分配一个唯一的标记，即缓冲区标签。
缓冲区标签由关系文件节点、关系分支编号和页面块号
typedef struct buftag { RelFileNode rnode; * physical relation identifier */ ForkNumber forkNum; BlockNumber blockNum; * blknum relative to begin of reln */} BufferTag;
（1）关系文件节点用于定位页面所属的关系，包含了表空间、数据库和表的oid。例如：（表空间，数据库, 表) -> (1663, 16384, 37721)
（2）关系分支编号用于定位关系文件的具体分支文件，一个关系可能有三种分支，分别是关系主体（main分支，编号为0）、空闲空间映射（ fsm分支，编号为1）及可见性映射（vm分支，编号为2）
（3）页面块号则在具体分支文件中指明相应页面的偏移量，即页面号
例如，{(1663, 16384, 37721), 0, 7} 标签表示，在某个表空间(oid=1663)中，某个数据库(oid=16384)的某张表(oid=37721)的 0 号分支（ 0代表关系表本体）的第 7 号页面。再比如，缓冲区标签 {(1663, 16384, 37721), 1, 3} 表示该表空闲空间映射文件的三号页面。关系本体 main 分支编号为0，空闲空间映射 fsm 分支编号为1。
2.2 缓冲区表
缓冲区表：一个散列表(hash 表)，存储着页面的buffer_tag与缓冲区描述符的 buffer_id 之间的映射关系。
缓冲表在逻辑上可分为三部分: 散列函数、散列桶槽、数据项
散列函数：hashquickany
散列桶槽：key值
数据项: （页面的 buffer_tag，包含页面元数据的描述符的 buffer_id）
Notes
为了避免哈希函数的冲突，缓冲表采用了使用链表的分离链接方法来解决冲突。当数据项被映射至同一个桶槽时，该方法会将数据项(包括两个值，即页面的 buffer_tag 和包含页面元数据的描述符的 buffer_id)保存在一个链表中。例如，数据项 (Tag_A,id=1)表示在 buffer_id=1 对应的缓冲区描述符中，存储着页面 Tag_A 的元数据
页面简单访问流程：根据后端进程发送的请求，创建目标页面的 buffer_tag，然后将 buffer_tag 通过内置的散列函数映射到哈希桶槽，并分配 buffer_id， 即目标页面在缓冲池数组中存储的槽位的序号。
2.3缓冲区描述符
缓冲区描述符：保存着页面的元数据，对应的页面则保存在缓冲池的槽位中。缓冲区描述符的结构由BufferDesc结构定义。
2.3.1 缓冲区描述符结构体
结构体BufferDesc定义如下：
typedef struct BufferDesc { BufferTag tag; * ID of page contained in buffer */ /* state of the tag, containing flags, refcount and usagecount */ pg_atomic_uint64 state; int buf_id; * buffer's index number (from 0) */ ThreadId wait_backend_pid; * backend PID of pin-count waiter */ LWLock* io_in_progress_lock; * to wait for I/O to complete */ LWLock* content_lock; * to lock access to buffer contents */ BufferDescExtra *extra; #ifdef USE_ASSERT_CHECKING volatile uint64 lsn_dirty; #endif } BufferDesc;
参数说明：
tag：保存着目标页面的buffer_tag(2.1 缓冲区标签)，缓冲区标签中对应的页面存储在相应的缓冲池槽中。
buffer_id：标识了缓冲区描述符，相当于对应缓冲池槽的buffer_id。
context_lock：轻量级锁，用于控制对相关页面的访问。
io_in_progress_lock: 轻量级锁，用于控制对相关页面的访问。
state: 用于保存相应页面的状态，主要状态如下：
/* * Flags for buffer descriptors * * Note: TAG_VALID essentially means that there is a buffer hashtable * entry associated with the buffer's tag. */#define BM_IN_MIGRATE (1U tag.rnode.relNode, buf->tag.blockNum, buf->tag.forkNum))); SimpleMarkBufDirty(buf); *oldFlags |= BM_DIRTY; *needGetLock = true; }
5.相关系统对象
5.1 参数
shared_buffers
5.2 函数或视图
（1）系统函数pg_buffercache_pages
select count(*) from pg_buffercache_pages();
观测参数：bufferid, relfilenode, bucketid, storage_type, reltablespace, reldatabase, relforknumber, relblocknumber, isdirty, isvalid, usage_count, pinning_backends
（2）系统函数local_candidate_stat
select count(*) from local_candidate_stat;
观测参数：node_name, candidate_slots, get_buf_from_list, get_buf_clock_sweep, seg_candidate_slots, seg_get_buf_from_list, seg_get_buf_clock_sweep
本文借鉴博客
https://blog.csdn.net/hmxz2nn/article/details/118526453
自旋锁技术博客：https://zhuanlan.zhihu.com/p/659527782
