关于数据库:PostgreSQL-中的虚拟文件描述符

因为每个操作系统限度了一个过程能关上的文件数（例如：ubuntu 为 1024），因而过程能取得的文件描述符是无限的。对于常常须要关上许多文件的数据库过程来说，很容易会超过操作系统对于文件描述符数量的限度。

为解决这个问题，PostgreSQL 中应用了虚构文件描述符 (VFD) 机制，通过 VFD 治理实在的文件描述符，帮忙过程解脱操作系统的限度。

typedef struct vfd
{
  int          fd;
  unsigned short fdstate;  
  ResourceOwner  resowner;
  File        nextFree;  
  File        lruMoreRecently;
  File        lruLessRecently;
  off_t        fileSize;
  char         *fileName;
  int          fileFlags;
  mode_t        fileMode;
} Vfd;

fd 记录该 VFD 所对应的实在文件描述符，如果以后 VFD 没有关上文件，则其值为 VFD_CLOSED (-1)。
fdstate 标记位：如 FD_DELETE_AT_CLOSE，表明该文件在敞开时要被删除。
nextFree：指向下一个闲暇的 VFD，其数据类型 File 示意其在 VFD 数组中的下标。
lruMoreRecently：指向比该 VFD 最近更罕用的虚构文件描述符。
lnuLessRecently：指向比该 VFD 最近更不罕用的虚构文件描述符。
fileSize：以后文件大小。
fleName：该 VFD 对应文件的文件名，如果是闲暇的 VFD 则 fileName 为空。
fileFlags：该文件关上时的标记，包含只读、只写、读写等。
fileMode：文件创建时所指定的模式。

VFD 数组 VfdCache 作为 LRU 池管理文件描述符，并依据须要关上和敞开理论的 OS 文件描述符。LRU 池应用数组实现，数组元素是 VFD 构造体，数组大小会依据须要增长（最大 1024）。

static Vfd *VfdCache;
static Size SizeVfdCache = 0;

当 LRU 池未满时，过程能够申请一个 VFD 用来关上物理文件；而当 LRU 池已满时，过程须要首先敞开一个 VFD。在 LRU 中，应用替换最长工夫未应用 VFD 策略。

过程在 VfdCache 上放弃了两个链表，一个是 LRU 池（双向链表），另一个是 FreeList（闲暇链表，记录了所有可被调配的 VFD）。前者通过 lruMoreRecently 属性和 lruLessRecently 属性来链接，后者则通过 nextFree 属性来链接。

VfdCache [0] 不是可用的 VFD，它仅用来标识 FreeList 和 LRU 池的链表头部。对 LRU 池里的 VFD 的操作次要包含以下三种：

(1) 将 VFD 插入 LRU 池

关上一个新的 VFD 时，会将该 VFD 对应的物理文件关上，并将该 VFD 插入到 VfdCache[O] 之后的地位。例如，咱们要插入的 VFD 为 a，首先要依据 a 中的 fd 字段判断对应的物理文件是否曾经关上。如果没有关上则依据 a 中的 fileName 关上此文件，并插入到 LRU 池中。

插入时要将 a 的 lruMoreRecently 指向 VfdCache[0]，VfdCache[0] 的 lruLessRecently 指向 a，而后 a 的 lruLessRecently 指向 V1，V1 的 lruMoreRecently 指向 a。

(2) 从 LRU 池删除 VFD

过程应用完一个文件并敞开它时，将该文件的 VFD 从 LRU 池中删除，并将该 VFD 对应的文件敞开掉。例如，咱们要对 V2 操作，则首先将 V1 的 lrulessRecently 指向 V3，将 V3 的 lruMoreRecently 指向 V1。

这样就将 V2 从 LRU 池中删除了，如果 V2 的 fdstate 被置为 FD_DELETE_AT_CLOSE，则要先将 V2 对应的文件删除，再清掉 FD_DELETE_AT_CLOSE 位，接着将 fileSize 置为 0，将 fd 置为 VFD_CLOSED。这样 V2 就变为闲暇，最初将其退出到闲暇链表中。

(3) 删除 LRU 池尾 VFD

当 LRU 池已满，而此时又要关上新的文件时，就需将池尾的 VFD 删掉，这样新关上的 VFD 就能够插入到 LRU 中。留神，这里被删除的 VFD 仅仅只是从 LRU 池中脱链并敞开其对应的物理文件，VFD 自身并不做其余批改和删除。

VDF 中各字段含意：