Postgresql IO 对于PG的 过去，现在 ， 未来 （1 过去和我们曾经解决的问题）

此文来自于AndresFreund,PG社区资深开发，探讨IO对于PG方面的问题。此翻译和文字来自于视频，因为部分英文听的比较费劲，所以可能有失误的地方，尽请见谅。

——————————————————————————————

正文

HI, 我是 Andres, 今天我们来讨论一些IO 在POSTGRESQL 中的我们想做的一些改变，和我们已经做了的一些改变。对于POSTGRESQL 我已经工作了大约15年，并且一直从事这个工作....(口头禅听不懂)

下面这是简单的与POSTGRESQL IO 有关的设计，这一个部分，至少有15-20年的时间，这里的buffer pool是shared buffer pool的一部分，这些部分被bufferIO填充，如pread,pwrite ,whatever ,

我们来看下一张图，如我们所知，应用要访问数据，不能直接到系统层面，而是要先到我们的kernel page cache 中，如果要的数据库不在page cache中，我们会和drive打招呼，hi我这没有数据，然后drive 就给我返回了数据。数据会经过dma， dma就是拷贝数据不经过CPU 获得数据并且这个copy是通过kernel ，然后page cache将数据返回给应用。

这里的操作是直接内存对内存的操作，在硬件层面，所以这里的操作都是自动的

让我们回到数据的写出，这里之前的操作是写一个head lock ，数据来自于shared buffer pool要写出的数据，首先我们要异步的将日志写入到磁盘在我们写数据到磁盘之前。这里我们改进了一些瓶颈有关于并行操作，组提交的部分，同时我们改进了checkpoint异步操作，以及wal写和backgroup写。

这里我们改进walwriter同时对于buffer replacement 我们优化了，让替换的操作不用维护成本非常高的 linked lists 的模式，或者多次进行buffer 的替换的行为，以及定期的backend process 对于buffer 的更新的工作。（这点个人认为是一个重点，如果sharedbuffer pool 进行更新，导致所有的用户进程都进行定时的同步或替换，成本的确很高）

说到这里，这个小哥好像语塞了，出现了一个提出问题的人。

问题是：你们优化了扫描的部分是因为你们知道在切换的过程中，扫描会像洪水一样将 cache中的数据挤出吗？

小哥回答问题：POSTGRES 有ring buffer 我们习惯把他们叫做bulk io这有点像顺序的vacuumscan, 这些 ring buffer 是有固定的SIZE，新的页面的读取，举例我认为默认我们有128KB的 ring buffer，新的页面的读取不会超过这个固定的SIZE， 大部分情况下，你可能看到一个问题，问题是如果你在cold cache 中进行顺序的扫描，将不能快速的将share buffers 进行非常快的填充，因为他们将用 ring buffer ，这个问题有一个不太好的地方，就是如果你使用了 4分之三的 SHARE BUFFER， 也就是工作负载太大，那么数据将不会直接有效的加载到 share buffer 中，这尤其在数据的读取中会产生这样的问题，

说完这个，问题继续，问题： 意思是 ring buffer 被work memory 控制吗，在每一个worker

回答问题：不不对，这只在特殊的情况下发生，尤其在读取一些比较大的数据，如16KB 的数据等

小哥回答讲述，继续，我们回到checkpiont的部分,checkpoint 的工作就是将数据进行同步，这里我们有一件需要说的就是buffer io 中并没有完全添加控制刷脏的部分在 kernel中，举例，当 checkpiont需要写出大量的脏数据，kernel 突然收到指令会进行延迟的操作，有可能会延迟300秒，很明显有些问题是在linux中的，这是一个hugeproblem,如果 postgres 写出100 G的脏数据，到kernel page cache，即使你的存储非常的快，但是kernel 刷脏大量数据不会很快，这是一个瓶颈。这里使用了 同步文件range和msync和其他有关的部分，这里多个不同的POSTGRES 对于写应该有控制，这样的情况下就有利于改进延迟的问题。所以我们的说下面的问题

那么我们说了这么多问题，非常非常非常的糟糕，而这些问题，没有让POSTGRES变得糟糕，这里有一个需要说的原因，我认为就是我们使用LINUX 来做了非常好的工作，有read ahead internally,相对于其他系统LINUX在这方面做的是很出色的.另外buffer 数据的替换过程也使用的 doublebuffer的方式，这浪费了不少的内存，尤其在使用了 shared buffer pool 和 kernel buffer 的情况下。

问问题的又来了，问题，你刚才说LINUX 系统非常棒，那么什么系统非常的糟糕， windows?

回答：对windows 非常的糟糕，远远的不如LINUX（大家注意这个小哥是微软的公司的开发者），然后这个小哥说了一句，哦不我的意思是，我对WINDOWS 的方面的经验有限，我是说metadata 读取的部分要慢一些。

问问题说：我不会宣扬这个事情，但是他们是付你工资的，但我想你的老板不会关心这个事情。

小哥继续说，有些问题被掩盖是基于原有的存储系统太慢，同时尤其在 IO STACK 部分，所以这里并没有产生大问题，同时我们还进行了并行的方式让一些缓慢的问题被隐藏了。

然后我们说说为什么会发生这样的问题？

POSTGRESQL是一个非常非常小的TEAM 相对于其他数据库产品来说，你会看到一些商业数据库有成百上千的人做核心引擎部分，而我们的POSTGRESQL team完全投入到这个工作中的，不到10个人。

待......

（目前是整个视频的20%，后面会继续学习和翻译与分享）