PostgreSQL服务过程中的那些事一：启动postgres服务进程一

 

到pg 服务进程了，打算搞一个完整但简单的查询例子，从解析树到分析树到执行计划树，简论一下pg 对于查询的整个处理过程（复杂点的各种树的图就太大了）。

 

话说 pg 启动后， postmaster 进程进入无限循环，等待客户端请求并为之提供请求的服务（参见《 pg 启动过程中的那些事十七： serverloop 》）。在无限循环里， postmaster 进程通过调用操作系统接口 select 定期检查是否有客户端服务请求，如果没有，继续循环，如果有，就创建一个 postgres 子进程为其提供服务。

。

1 先上个图，看一下函数调用过程梗概，中间略过部分细节

 

 

fork服务进程postgres 方法调用流程图

 

    在 postmaster 进程的 serverloop 方法中，进行中无限循环 等待连接请求到达。 调用OS 的select 接口检查端口上有无请求（看和端口对应的文件句柄有什么改变），调用select 后，如果有请求到达， 阻塞所有信号，为服务请求完成了新建连接后， postmaster 进程再次循环等待不再阻塞信号。

如果有连接请求，从socket 数组 ListenSocket （ ListenSocket 里存放的是服务器上的为 socket 准备的文件描述符 FD ） 上取一个socket ListenSocket[i] ，把这个socket 作为参数调用ConCreate 方法创建一个port 结构，主要是把port 结构的文件描述符设置为服务器本地对应断口的文件描述符，以及给port 结构的本地和远程地址填值，如果port 创建成功，调用 BackendStartup (port) 创建一个 portgres 服务进程 ，并把客户端进程转接到这个新创建的postgres 服务进程上，以后这个进程专门为该客户端进程提供服务，然后把调用streamclose 该客户端进程和postmaster 进程的连接关闭，再调用ConnFree 释放服务器端的port 结构对象。

 

2

       启动 Postgres 服务进程的调用流程图如下：

 

 

Postgres 服务进程的调用流程略图

 

在启动进程里 Main()->SubPostmasterMain() ，调用了如下方法，启动 XLOG 后就结束了生命。

1 ） MemoryContextInt 方法，参见《 PostgresQL 启动过程中的那些事一》；

2 ） InitializeGUCOptions 方法，参见《 PostgresQL 启动过程中的那些事三》；

3 ） Read_backend_variablases 方法，为重组 BackendParameters 结构读取前面存储的文件 pgsql_tmp/pgsql_tmp.backend_var.[pid].[tmpFileNum] ；

4 ） PGSharedMemoryReAttach 方法， attach 进程 postmaster 里的共享内存；

5 ） read_nondefault_variables 方法，读非默认 GUC 参数，参见《 PostgresQL 中的那些事 十一：保存非默认 GUC 参数到文件 》；

6 ） ClosePostmasterPorts 方法，关闭“启动进程”不用的文件句柄，当然，在 postmaster 进程里这些文件还是打开的；

7 ） Securl_initialze 方法，如果设置了客户端和服务器要使用 SSL 连接，初始化 SSL 连接相关对象。 pg 用开源库 openssl 实现了相关功能，安全相关功能以后专题讨论吧，参见《 pg 启动过程中的那些事六》。

8 ） BackendInitialize 方法，初始化后台进程和客户端交互的 libpq 协议相关实例，在 port 结构里设置客户端进程 IP 、端口等。

9 ） InitShmemAccess 方法，在初始化本进程共享内存全局变量：这些 shmem 头的 ShmemSegHdr 、 shmem 起始地址 ShmemBase 和 shmem 结束地址 +1 的 ShmemBase 。定义见下面。

static PGShmemHeader *ShmemSegHdr ;           /* shared mem segment header */

static void *ShmemBase;                      /* start address of shared memory */

static void *ShmemEnd;                       /* end+1 address of shared memory */

10 ） InitProcess 方法，初始化一个 PGPROC 结构；

11 ） CreateSharedMemoryAndSemaphores 方法，参见《 PostgresQL 中的那些事七》；

12 ） BackendRun 方法，为这个后台进程组织入参（一般为 "postgres db_name" ），然后传入 PostgresMain 方法。

13 ） PostgresMain 方法是后台服务进程 postgres 进程的入口函数，其主要工作都在这个方法里。

 

SubPostmasterMain 的流程图见下面。根据启动进程的传入参数“ postgres –forkbackend NULL [v_AuxProcType] ”走了 "--forkbackend" 这个分支。还有 AutoVacuumLauncher 进程、 AutoVacuumWorker 进程、归档进程、统计进程以及为前端提供服务的 postgres 进程等在进程初始阶段，几乎没有区别的都走了 1-6 步，然后根据不同入参走了不同的分支，因此以后要讨论到这些进程，就直接从这些分支开始。

 

 

 

SubPostmasterMain 的流程图

 

第 10 步 InitProcess 初始化了一个每个辅助进程都有一个的 PGPROC 结构。每一个后台进程都在共享内存里有一个 PGPROC 结构，共享内存里有一个未使用的 PGPROC 结构链表，从其中给新的后台进程分配。参见《 PostgresQL 启动过程中的那些事七初始化 ProcGlobal 》。

当等待锁时，这个 PGPROC 结构被链入锁的等待进程队列。回收后的 PGPROC 链入 ProcGlobal 的空闲进程列表。

注意，两阶段提交会为每一个当前已准备事务设置一个假的 PGPROC 。这些 PGPROC 出现在 ProcArray 数据结构里以使已准备事务显示其还在运行并且能正确显示其持有锁。已准备事务的 PGPROC 和真实进程的 PGPROC 的区别是已准备事务的 PGPROC 的 pid 等于 0 。在已准备事务的 PGPROC 里不使用信号和锁行为，但是它的 myProcLocks[] 列表是有效的。

struct PGPROC

{

    /* proc ->links 必须是结构的第一个成员 */

    SHM_QUEUE   links ;        /* list link if process is in a list */

 

    PGSemaphoreData sem ;     /* ONE semaphore to sleep on */

    int         waitStatus ;       /* STATUS_WAITING, STATUS_OK or STATUS_ERROR */

 

    LocalTransactionId lxid ; /* local id of top-level transaction currently

                              * being executed by this proc , if running;

                              * else InvalidLocalTransactionId */

 

    TransactionId xid ;          /* id of top-level transaction currently being

                              * executed by this proc , if running and XID

                              * is assigned; else InvalidTransactionId */

 

    TransactionId xmin ;         /* minimal running XID as it was when we were

                              * starting our xact , excluding LAZY VACUUM:

                              * vacuum must not remove tuples deleted by

                              * xid >= xmin ! */

 

    int         pid ;          /* Backend's process ID; 0 if prepared xact */

 

    /* 当后台进程仍在启动时这些字段是 0: */

    BackendId   backendId ;    /* This backend's backend ID (if assigned) */

    Oid         databaseId ;       /* OID of database this backend is using */

    Oid         roleId ;           /* OID of role using this backend */

 

    bool        inCommit ;     /* true if within commit critical section */

 

    uint8       vacuumFlags ;  /* vacuum-related flags, see above */

 

    /* 当是热备模式时，显示已为当前事务发出冲突信号。尽管没有要求，当持有 ProcArrayLock 锁事设置 / 消除。如果需要，没有锁可以访问。

    bool        recoveryConflictPending ;

 

    /* 如果有，是进程当前正在等待的轻量锁的信息 */

    bool        lwWaiting ;    /* true if waiting for an LW lock */

    bool        lwExclusive ;  /* true if waiting for exclusive access */

    struct PGPROC * lwWaitLink ;  /* next waiter for same LW lock */

 

    /* 如果有，进程当前正在等待的锁的信息 */

    /* 如果当前没有等待的锁， waitLock 和 waitProcLock 是 NULL */

    LOCK       * waitLock ;     /* Lock object we're sleeping on ... */

    PROCLOCK    * waitProcLock ; /* Per-holder info for awaited lock */

    LOCKMODE    waitLockMode ; /* type of lock we're waiting for */

    LOCKMASK    heldLocks ;    /* bitmask for lock types already held on this

                              * lock object by this backend */

 

    Latch       procLatch ;    /* generic latch for process */

 

    /* 如果需要，是允许本进程等待同步复制的信息。如果没有等待的话 waitLSN 的值是 InvalidXLogRecPtr ；仅由用户后台进程设置。除非属主进程或 WALSender 进程可以 touch syncRepState 。仅当持有 SyncRepLock 锁时才可以用 syncRepLinks 。

      */

    XLogRecPtr waitLSN ;      /* waiting for this LSN or higher */

    int         syncRepState ; /* wait state for sync rep */

    SHM_QUEUE   syncRepLinks ; /* list link if process is in syncrep queue */

 

    /* 为锁持有的所有 PROCLOCK 对象或者由该后台进程等待的 PROCLOCK 被链入这些链表中的一个，根据他们锁的分区号。

    所有为持有锁或者有后台进程等待的 PROCLOCK 对象被链到这个列表，股他们锁的发布号。

      */

    SHM_QUEUE   myProcLocks [NUM_LOCK_PARTITIONS];

 

    struct XidCache subxids ; /* cache for subtransaction XIDs */

};

 

typedef struct SHM_QUEUE

{

    struct SHM_QUEUE * prev ;

    struct SHM_QUEUE * next ;

} SHM_QUEUE ;

       第 12 步调用 BackendRun 方法，根据在客户端进程的请求，为 postgres 服务进程组织了入参（一般为 "postgres db_name" ），以这个入参调用 PostgresMain 方法。

第 13 步调用 PostgresMain 方法，这个方法 是后台服务进程 postgres 进程的入口函数，其主要工作都在这个方法里。

先到这儿吧，下一篇接着讨论 PostgresMain 方法。

 

 

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