pg_orphaned扩展分析(一)

本文涉及的产品
云原生数据库 PolarDB MySQL 版,Serverless 5000PCU 100GB
简介: pg_orphaned扩展是用于维护PostgreSQL孤儿文件的扩展,通过分析学习了查找孤儿文件的方法,同时还将学习在PostgreSQL后端(backend)如何查找指定表/视图、如何创建cache、如何使用hash表、如何使用List、如何使用正则表达式、C语言扩展如何返回结果集。

pg_orphaned扩展是用于维护PostgreSQL孤儿文件的扩展,通过分析学习了查找孤儿文件的方法,同时还将学习在PostgreSQL后端(backend)如何查找指定表/视图、如何创建cache、如何使用hash表、如何使用List、如何使用正则表达式、C语言扩展如何返回结果集。

有关孤儿文件的内容可参考:


pg_orphaned扩展实现了pg_list_orphanedpg_list_orphaned_movedpg_move_orphanedpg_remove_moved_orphanedpg_move_back_orphaned 五个函数:

CREATE FUNCTION pg_list_orphaned(  older_than interval default null,  OUT dbname text,  OUT path text,  OUT name text,  OUT size bigint,  OUT mod_time timestamptz,  OUT relfilenode bigint,  OUT reloid bigint,  OUT older bool)RETURNS SETOF RECORD
AS'MODULE_PATHNAME','pg_list_orphaned'LANGUAGE C VOLATILE;CREATE FUNCTION pg_list_orphaned_moved(  OUT dbname text,  OUT path text,  OUT name text,  OUT size bigint,  OUT mod_time timestamptz,  OUT relfilenode bigint,  OUT reloid bigint)RETURNS SETOF RECORD
AS'MODULE_PATHNAME','pg_list_orphaned_moved'LANGUAGE C VOLATILE;CREATE FUNCTION pg_move_orphaned(older_than interval default null)    RETURNS int    LANGUAGE c
AS'MODULE_PATHNAME','pg_move_orphaned';CREATE FUNCTION pg_remove_moved_orphaned()    RETURNS void
    LANGUAGE c
AS'MODULE_PATHNAME','pg_remove_moved_orphaned';CREATE FUNCTION pg_move_back_orphaned()    RETURNS int    LANGUAGE c
AS'MODULE_PATHNAME','pg_move_back_orphaned';revoke execute on function pg_list_orphaned(older_than interval)from public;revoke execute on function pg_list_orphaned_moved()from public;revoke execute on function pg_move_orphaned(older_than interval)from public;revoke execute on function pg_remove_moved_orphaned()from public;revoke execute on function pg_move_back_orphaned()from public;

pg_list_orphaned

pg_list_orphaned函数是整个扩展的核心,返回孤儿文件列表。查找孤儿文件的原理是通过遍历pg缺省表空间目录以及PG_DATA/pg_tblspc目录下的文件(仅查找全数字文件、临时表文件),并逐一在pg_class中查找该条目(通过reltablespace和relfilenode),如果pg_class中不存在该条目,则认定该文件是孤儿文件,查找过程通过 search_orphaned 函数实现。核心函数是RelidByRelfilenodeDirty

search_orphaned

/* 忽略文件名非数字的文件 */if (strstr(de->d_name, "_") ==NULL&&isdigit((unsignedchar) *(de->d_name))) {
orph=palloc(sizeof(*orph));
relfilename=strdup(de->d_name);
relfilenode= (Oid) strtoul(relfilename, &relfilename, 10);
/* 如果RelidByRelfilenodeDirty没有返回有效的oid* 我们就认为此文件是个孤儿文件*/oidrel=RelidByRelfilenodeDirty(reltablespace, relfilenode);
/*           * 如果是指定relation的第一个segment文件、大小为0并且是在上一次checkpoint之后创建的文件* 我们过滤之并不做为孤儿文件上报* due to https://github.com/postgres/postgres/blob/REL_12_8/src/backend/storage/smgr/md.c#L225*/segment_time=time_t_to_timestamptz(attrib.st_mtime);
if (!OidIsValid(oidrel) &&!(attrib.st_size==0&&strstr(de->d_name, ".") ==NULL&&segment_time>last_checkpoint_time))
            {
orph->dbname=strdup(dbname);
orph->path=strdup(dir);
orph->name=strdup(de->d_name);
orph->size= (int64) attrib.st_size;
orph->mod_time=segment_time;
orph->relfilenode=relfilenode;
orph->reloid=oidrel;
*flist=lappend(*flist, orph);
/* search for _init and _fsm */if(strstr(de->d_name, ".") ==NULL)
pgorph_add_suffix(flist, orph);
            }       
        }

last_checkpoint_time在pg_build_orphaned_list函数中获取:

/* get a copy of the control file */#if PG_VERSION_NUM >= 120000ControlFile=get_controlfile(".", &crc_ok);
#elseControlFile=get_controlfile(".", NULL, &crc_ok);
#endifif (!crc_ok)
ereport(ERROR,(errmsg("pg_control CRC value is incorrect")));
/* get last checkpoint time */time_tmp= (time_t) ControlFile->checkPointCopy.time;
last_checkpoint_time=time_t_to_timestamptz(time_tmp);

RelidByRelfilenodeDirty

/** Map a relation's (tablespace, filenode) to a relation's oid and cache the* result.** This is the same as the existing RelidByRelfilenode in relfilenodemap.c but* it is done by using a DirtySnapshot as we want to see relation being created.** Returns InvalidOid if no relation matching the criteria could be found.*/OidRelidByRelfilenodeDirty(Oidreltablespace, Oidrelfilenode){...}

RelidByRelfilenodeDirty是核心函数,入口参数reltablespace、relfilenode,分别是表空间oid跟文件oid,首先在cache中查找,如果cache中没有,则去pg_class中找,没找到,则说明是孤儿文件,加入cache中,关键代码如下:

else    {
/** Not a shared table, could either be a plain relation or a* non-shared, nailed one, like e.g. pg_class.*//* check for plain relations by looking in pg_class */#if PG_VERSION_NUM >= 120000/** RelationRelationId在pg_class_d.h中定义* 值为1259,pg_class的OID* 所以这里打开pg_class*/relation=table_open(RelationRelationId, AccessShareLock);
#elserelation=heap_open(RelationRelationId, AccessShareLock);
#endif/* copy scankey to local copy, it will be modified during the scan *//* relfilenode_skey_dirty的解释见下文 */memcpy(skey, relfilenode_skey_dirty, sizeof(skey));
/* 设置扫描参数 */skey[0].sk_argument=ObjectIdGetDatum(reltablespace);
skey[1].sk_argument=ObjectIdGetDatum(relfilenode);
scandesc=systable_beginscan(relation,
ClassTblspcRelfilenodeIndexId,
true,
&DirtySnapshot,
2,
skey);
found=false;
while (HeapTupleIsValid(ntp=systable_getnext(scandesc)))
        {
#if PG_VERSION_NUM >= 120000Form_pg_classclassform= (Form_pg_class) GETSTRUCT(ntp);
found=true;
Assert(classform->reltablespace==reltablespace);
Assert(classform->relfilenode==relfilenode);
relid=classform->oid;
#elsefound=true;
relid=HeapTupleGetOid(ntp);
#endif        }
systable_endscan(scandesc);
#if PG_VERSION_NUM >= 120000table_close(relation, AccessShareLock);
#elseheap_close(relation, AccessShareLock);
#endif/* check for tables that are mapped but not shared */if (!found)
#if PG_VERSION_NUM >= 160000relid=RelationMapFilenumberToOid(relfilenode, false);
#elserelid=RelationMapFilenodeToOid(relfilenode, false);
#endif    }
/** Only enter entry into cache now, our opening of pg_class could have* caused cache invalidations to be executed which would have deleted a* new entry if we had entered it above.*/entry=hash_search(RelfilenodeMapHashDirty, (void*) &key, HASH_ENTER, &found);
if (found)
elog(ERROR, "corrupted hashtable");
entry->relid=relid;

InitializeRelfilenodeMapDirty

relfilenode_skey_dirty是个全局变是,并在InitializeRelfilenodeMapDirty函数中初始化:

/** Initialize cache, either on first use or after a reset.* Same as InitializeRelfilenodeMap in relfilenodemap.c*/staticvoidInitializeRelfilenodeMapDirty(void)
{
HASHCTLctl;
inti;
/* 确保我们已经初始化了CacheMemoryContext. */if (CacheMemoryContext==NULL)
CreateCacheMemoryContext();
/* 构造skey */MemSet(&relfilenode_skey_dirty, 0, sizeof(relfilenode_skey_dirty));
/* 我们搜索pg_class时使用了两个键值,tablespace和filenode,所以这里是2 */for (i=0; i<2; i++)
    {
/* 填充FmgrInfo结构 */fmgr_info_cxt(F_OIDEQ,
&relfilenode_skey_dirty[i].sk_func,
CacheMemoryContext);
/* 使用Btree索引相等策略 */relfilenode_skey_dirty[i].sk_strategy=BTEqualStrategyNumber;
relfilenode_skey_dirty[i].sk_subtype=InvalidOid;
relfilenode_skey_dirty[i].sk_collation=InvalidOid;
    }
/* 设置查找键值 */relfilenode_skey_dirty[0].sk_attno=Anum_pg_class_reltablespace;
relfilenode_skey_dirty[1].sk_attno=Anum_pg_class_relfilenode;
/* 初始化hash表 */MemSet(&ctl, 0, sizeof(ctl));
ctl.keysize=sizeof(RelfilenodeMapKeyDirty);
ctl.entrysize=sizeof(RelfilenodeMapEntryDirty);
/* hash表位于CacheMemoryContext */ctl.hcxt=CacheMemoryContext;
/** Only create the RelfilenodeMapHashDirty now, so we don't end up partially* initialized when fmgr_info_cxt() above ERRORs out with an out of memory* error.* Note that the hash table is not created in shared memory but in* private memory.*/RelfilenodeMapHashDirty=hash_create("RelfilenodeMap cache", 64, &ctl,
HASH_ELEM|HASH_BLOBS|HASH_CONTEXT);
/* Watch for invalidation events. */CacheRegisterRelcacheCallback(RelfilenodeMapInvalidateCallbackDirty,
                                    (Datum) 0);
}

这里hash表用到了RelfilenodeMapKeyDirty、RelfilenodeMapEntryDirty两个结构,分别定义如下:

typedefstruct{
Oidreltablespace;
Oidrelfilenode;
} RelfilenodeMapKeyDirty;
typedefstruct{
RelfilenodeMapKeyDirtykey;          /* lookup key - must be first */Oidrelid;                  /* pg_class.oid */} RelfilenodeMapEntryDirty;

后端hash表的使用

pg_orphaned扩展使用pg后端的hash表实现cache,这里简单总结下如何使用后端提供的hash函数。相关代码在源码的src/backend/utils/hash/dynahash.c中:

HTAB*hash_create(constchar*tabname, longnelem, constHASHCTL*info, intflags);
void*hash_search(HTAB*hashp,
constvoid*keyPtr,
HASHACTIONaction,
bool*foundPtr)

hash_create的flag参数常用的值有:

HASH_ELEM - 必须包含此值

HASH_STRINGSHASH_BLOBSHASH_FUNCTION - 三都必须包含其一

HASH_CONTEXT - 如果包含此值,表示将hash表分配到info->hcxt指定的内存上下文中,缺省分配hash表到TopMemoryContext


hash_search的HASHACTION常用的值有:

*      HASH_FIND: 在表中查找key

*      HASH_ENTER: 在表中查找key,如果key不存在则创建

*      HASH_ENTER_NULL: 同上,如果内存不足返回NULL

*      HASH_REMOVE: 从表中删除指定key


用法见下面的代码片断:

/* Hash table for information about each relfilenode <-> oid pair */staticHTAB*RelfilenodeMapHashDirty=NULL;
HASHCTLctl;
/* 初始化hash表 */MemSet(&ctl, 0, sizeof(ctl));
ctl.keysize=sizeof(RelfilenodeMapKeyDirty);
ctl.entrysize=sizeof(RelfilenodeMapEntryDirty);
/* hash表位于CacheMemoryContext */ctl.hcxt=CacheMemoryContext;
RelfilenodeMapHashDirty=hash_create("RelfilenodeMap cache", 64, &ctl,
HASH_ELEM|HASH_BLOBS|HASH_CONTEXT);
/* hash_search */RelfilenodeMapEntryDirty*entry;
entry=hash_search(RelfilenodeMapHashDirty, (void*) &key, HASH_FIND, &found);



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