PostgreSQL的内存管理机制十二：共享内存/shmem分配

pg 的内存除了 AllocSet/MemoryContext 外，另一个主要部分就是共享内存（shared memory ）。这一节讨论共享内存（简写shmem ）的分配。

pg 在 reset_shared () 这个函数里， 计算数据缓冲、xlog 、clog 、共享进程、子事务、并发控制、轻量级锁、backend 进程等需要的共享内存， 调用 shmget() 函数在堆上分配， 用 PGShmemHeader * 类型的 ShmemSegHdr 变量的index 成员指向调用hash_create() 创建的共享内存索引——可扩展 哈希表索引 "ShmemIndex" ；totalSize 成员中记录分配的shmem 大小。

有了共享内存和共享内存索引，再加上一个共享内存锁（关于此锁及pg 中的其它锁，是一个需要很多字才能讨论清楚的点，以后专门讨论），就可以分配共享内存了。

分配共享内存时，先把要分配内存的结构做对齐处理，然后回去共享内存锁，接着判断要分配的内存大小，大于8k 的需要做块对齐，从共享内存的空闲共享内存偏移量处分配所需大小内存，判断所分配内存是否 超过了共享内存的末尾地址，如果超过，释放锁，报错 "out of shared memory" ，如果没有超过， 释放锁，设置新的 空闲共享内存偏移量，返回分配的共享内存地址。

 

 

 

共享内存分配流程图

 

    到这儿貌似共享内存分配很简单，已经讨论完，其实不然，通常分配共享内存时还需要在共享内存索引表"ShmemIndex" 加一个索引，为了清楚，再把这个索引图放到下面，复习一下。

共享内存及其索引 "ShmemIndex" 结构图

 

下面举个在shmem 上分配xlog 相关内存的例子，串一下分配的过程。

在 XLOGSHmemInit() 中 分配xlog 相关内存 ，初始化控制文件 data/global/pg_control 相关数据结构及事务日志 xlog 相关数据结构，在 XLOGSHmemInit() 函数里，首先在 shmem 的哈希表索引 "ShmemIndex" 上给控制文件 pg_control 增加一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ）， 在 shmem 里根据 ControlFileData 大小调用 ShmemAlloc() 分配内存空间，使 ShmemIndexEnt 的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小 。

XLOGSHmemInit() 调用 ShmemInitStruct() ， 在其中 调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "XLOG Ctl" ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "XLOG Ctl" 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ） ，在其中的 Entry 中写上 "XLOG Ctl" 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用ShmemAlloc() 在共享内存上给"XLOG Ctl" 相关结构（见下面“ XLog 相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小 ， 最后返回 XLOGShmemInit() ，让 XLogCtlData * 类型静态 全局变量 XLogCtl 指向在shmem 里给"XLOG Ctl" 相关结构分配的内存地址。

增加了xlog 相关结构在 "ShmemIndex" 中的索引及在共享内存/shmem 中分配了内存的xlog 相关结构对象的结构如下。

 

增加了xlog 相关机构索引的共享内存索引 "ShmemIndex" 结构图

 

 

 

控制文件结构图

       上图中 ControlFileData 结构中的 XLogRecPtr 和 CheckPoint 不是指针，因此应该用右边的相应结构图代替，把这两个合进去有点费劲，将就着看吧。

 

 

 

XLog 相关结构图