8.4 缓冲区管理器的工作原理

1. 创建所需页面的buffer_tag（在本例中buffer_tag是'Tag_C'），并使用散列函数计算与描述符相对应的散列桶槽。
2. 获取相应散列桶槽分区上的BufMappingLock共享锁（该锁将在步骤(5)中被释放）。
3. 查找标签为"Tag_C"的条目，并从条目中获取buffer_id。本例中buffer_id为2。
4. 将buffer_id=2的缓冲区描述符钉住，即将描述符的refcount和usage_count增加1（8.3.2节描述了钉住）。
5. 释放BufMappingLock。
6. 访问buffer_id=2的缓冲池槽。

1. 查找缓冲区表（本节假设页面不存在，找不到对应页面）。
   1. 创建所需页面的buffer_tag（本例中buffer_tag为'Tag_E'）并计算其散列桶槽。
   2. 以共享模式获取相应分区上的BufMappingLock。
   3. 查找缓冲区表（根据假设，这里没找到）。
   4. 释放BufMappingLock。
2. 从freelist中获取空缓冲区描述符 ，并将其钉住。在本例中所获的描述符buffer_id=4。
3. 以独占 模式获取相应分区的BufMappingLock（此锁将在步骤(6)中被释放）。
4. 创建一条新的缓冲表数据项：buffer_tag='Tag_E’, buffer_id=4，并将其插入缓冲区表中。
5. 将页面数据从存储加载至buffer_id=4的缓冲池槽中，如下所示：
   1. 以排他模式获取相应描述符的io_in_progress_lock。
   2. 将相应描述符的IO_IN_PROGRESS标记位设置为1，以防其他进程访问。
   3. 将所需的页面数据从存储加载到缓冲池插槽中。
   4. 更改相应描述符的状态；将IO_IN_PROGRESS标记位置位为"0"，且VALID标记位被置位为"1"。
   5. 释放io_in_progress_lock。
6. 释放相应分区的BufMappingLock。
7. 访问buffer_id=4的缓冲池槽。

1. 创建所需页面的buffer_tag并查找缓冲表。在本例中假设buffer_tag是'Tag_M'（且相应的页面在缓冲区中找不到）。
2. 使用时钟扫描算法选择一个受害者缓冲池槽位，从缓冲表中获取包含着受害者槽位buffer_id的旧表项，并在缓冲区描述符层将受害者槽位的缓冲区描述符钉住。本例中受害者槽的buffer_id=5，旧表项为Tag_F, id = 5。时钟扫描将在下一节中介绍。
3. 如果受害者页面是脏页，将其刷盘（write & fsync），否则进入步骤(4)。 在使用新数据覆盖脏页之前，必须将脏页写入存储中。脏页的刷盘步骤如下：
   1. 获取buffer_id=5描述符上的共享content_lock和独占io_in_progress_lock（在步骤6中释放）。
   2. 更改相应描述符的状态：相应IO_IN_PROCESS位被设置为"1"，JUST_DIRTIED位设置为"0"。
   3. 根据具体情况，调用XLogFlush()函数将WAL缓冲区上的WAL数据写入当前WAL段文件（详细信息略，WAL和XLogFlush函数在 第九章 预写式日志——WAL 中介绍）。
   4. 将受害者页面的数据刷盘至存储中。
   5. 更改相应描述符的状态；将IO_IN_PROCESS位设置为"0"，将VALID位设置为"1"。
   6. 释放io_in_progress_lock和content_lock。
4. 以排他模式获取缓冲区表中旧表项所在分区上的BufMappingLock。
5. 获取新表项所在分区上的BufMappingLock，并将新表项插入缓冲表：
   1. 创建由新表项：由buffer_tag='Tag_M'与受害者的buffer_id组成的新表项。
   2. 以独占模式获取新表项所在分区上的BufMappingLock。
   3. 将新表项插入缓冲区表中。
6. 从缓冲表中删除旧表项，并释放旧表项所在分区的BufMappingLock。
7. 将目标页面数据从存储加载至受害者槽位。然后用buffer_id=5更新描述符的标识字段；将脏位设置为0，并按流程初始化其他标记位。
8. 释放新表项所在分区上的BufMappingLock。
9. 访问buffer_id=5对应的缓冲区槽位。 图8.11 将页面从存储加载至受害者缓冲池槽（接图8.10）

伪代码：时钟扫描

    WHILE true
(1)     获取nextVictimBuffer指向的缓冲区描述符
(2)     IF 缓冲区描述符没有被钉住 THEN
(3)            IF 候选缓冲区描述符的 usage_count == 0 THEN
                BREAK WHILE LOOP  /* 该描述符对应的槽就是受害者槽 */
            ELSE
                将候选描述符的 usage_count - 1
            END IF
        END IF
(4)     迭代 nextVictimBuffer，指向下一个缓冲区描述符
    END WHILE 
(5) RETURN 受害者页面的 buffer_id

1. 获取nextVictimBuffer指向的候选缓冲区描述符（candidate buffer descriptor） 。
2. 如果候选描述符未被钉住（unpinned） ，则进入步骤(3)， 否则进入步骤(4)。
3. 如果候选描述符的usage_count为0，则选择该描述符对应的槽作为受害者，并进入步骤(5)；否则将此描述符的usage_count减1，并继续执行步骤(4)。
4. 将nextVictimBuffer迭代至下一个描述符（如果到末尾则回绕至头部）并返回步骤(1)。重复至找到受害者。
5. 返回受害者的buffer_id。

1. nextVictimBuffer指向第一个描述符（buffer_id = 1）；但因为该描述符被钉住了，所以跳过。
2. extVictimBuffer指向第二个描述符（buffer_id = 2）。该描述符未被钉住，但其usage_count为2；因此该描述符的usage_count将减1，而nextVictimBuffer迭代至第三个候选描述符。
3. nextVictimBuffer指向第三个描述符（buffer_id = 3）。该描述符未被钉住，但其usage_count = 0，因而成为本轮的受害者。