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    PolarDB：表大小緩衝（RSC）

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    PolarDB：表大小緩衝（RSC）

    更新時間：Jan 27, 2026

    本文介紹了PolarDB PostgreSQL版的表大小緩衝功能。

    背景資訊

    在一條SQL被資料庫執行的生命週期中，存在若干次對系統資料表和使用者表及其索引的查詢。在這個過程中，PolarDB PostgreSQL版會頻繁通過儲存管理層（Storage Manager, smgr）的smgrnblocks介面擷取表檔案的塊數量。smgrnblocks最終通過檔案系統的lseek介面擷取檔案長度，並根據塊大小計算出塊數量。由於smgrnblocks處於SQL處理的關鍵路徑上，頻繁調用檔案系統介面會嚴重影響資料庫的效能。對於使用Distributed File System的PolarDB PostgreSQL版來說，調用PolarFS lseek的時延遠高於單機檔案系統的lseek，從而拖慢SQL的執行時間。

    為了降低對檔案系統的調用頻率，PolarDB PostgreSQL版在儲存管理層實現了對錶檔案塊數量的緩衝（Relation Size Cache, RSC），在共用記憶體中緩衝表的塊數量，並在表的塊數量發生變化時更新共用記憶體中的緩衝值。對錶檔案塊數量的查詢將優先使用緩衝，從而降低對檔案系統的請求次數，加快SQL的執行速度。

    適用範圍

    支援的PolarDB PostgreSQL版的版本如下：

    • PostgreSQL 18（核心小版本2.0.18.0.1.0及以上）

    • PostgreSQL 17（核心小版本2.0.17.2.1.0及以上）

    • PostgreSQL 16（核心小版本2.0.16.3.1.1及以上）

    • PostgreSQL 15（核心小版本2.0.15.7.1.1及以上）

    • PostgreSQL 14（核心小版本2.0.14.12.23.1及以上）

    說明

    您可在控制台查看核心小版本號碼，也可以通過SHOW polardb_version;語句查看。如未滿足核心小版本要求，請升級核心小版本。

    功能介紹

    RSC查詢

    RSC由共用記憶體中的一維數組與雜湊表組成：

    • 一維數組中的每一個快取項目都儲存了一個Relation（表或索引）的塊數量。

    • 雜湊表記錄了Relation的儲存層唯一識別碼RelFileNode與數組中快取項目的映射關係。

    所有進程將通過依次通過以下兩級索引來嘗試查詢RSC：

    • 第一級索引：緩衝上一次訪問的RSC快取項目的指標和版本號碼（generation）。如果本次訪問的表與上次訪問的表相同，且指標指向的RSC快取項目的版本號碼沒有被修改過，那麼進程可以直接通過指向快取項目的指標得到表的塊數量。在對特定表的讀多寫少的情境中，第一級索引能夠以較高的機率被命中。當RSC雜湊表中的映射關係發生變化時，除了雜湊表本身需要被修改，相對應的RSC快取項目版本號碼需要被自增，以便讓RSC的第一級索引失效。

    • 第二級索引：當第一級索引失效時，通過查詢共用記憶體中的雜湊表可以得到當前表對應的RSC快取項目，得到表的塊數量，並更新第一級索引。

    如果通過上述兩級索引都無法在RSC中查詢到表和對應的塊數量，將會觸發RSC緩衝淘汰，使用SLRU演算法選擇一個最近不怎麼被使用的RSC快取項目清空。接下來會真正調用檔案系統的lseek，並將得到的塊數量更新到剛才清空的RSC快取項目中，並同步更新上述兩級索引。

    RSC更新（Primary/Standby節點）

    開啟RSC緩衝功能後，涉及到表檔案大小變更的儲存管理層介面，需要同步更新共用記憶體中的RSC快取項目，確保緩衝中表的塊數量值與檔案系統中的實際塊數量一致。

    • 在表檔案擴充（extend）頁面的介面中，需要將擴充後的表檔案塊數量更新到RSC中。

    • 在表檔案截斷（truncate）的介面中，需要將截斷後的表檔案塊數量更新到RSC中。

    Standby節點由於採用物理複製與Primary節點同步，在回放WAL日誌的過程中，同樣會調用上述的儲存管理層介面修改表的檔案長度，故RSC緩衝的更新方式與Primary節點無異。

    RSC更新（Replica節點）

    Replica節點與Primary節點共用實體儲存體，使用LogIndex機制與Primary節點同步。Replica節點不對儲存做寫操作，因此無法在儲存管理層的介面中更新記憶體中的RSC緩衝值。

    Replica節點通過解析WAL日誌中引用的資料區塊編號，與當前RSC緩衝中的塊數量值做比較，判斷共用儲存上的檔案是否發生了長度變更。如果解析到WAL日誌中的塊編號已經超過了當前緩衝的塊數量，那麼將RSC緩衝中的值更新到被引用資料區塊所在的塊數量。如果解析到表示檔案發生了截斷的WAL日誌，那麼直接丟棄RSC中緩衝的塊數量，等待下一次檔案系統調用重新填充緩衝。

    使用指南

    GUC參數

    RSC提供如下GUC參數控制：

    參數

    描述

    polar_enable_rel_size_cache

    是否開啟RSC功能，取值範圍如下：

    • on（預設值）：開啟RSC功能。

    • off：關閉RSC功能。

    polar_enable_replica_rel_size_cache

    Replica節點是否開啟RSC功能，取值範圍如下：

    • on（預設值）：Replica節點開啟RSC功能。

    • off：Replica節點關閉RSC功能。

    polar_enable_standby_rel_size_cache

    Standby節點是否開啟RSC功能，取值範圍如下：

    • on（預設值）：Standby節點開啟RSC功能。

    • off：Standby節點關閉RSC功能。

    效能測試

    • RSC關閉時，對32 GB表的塊數量請求延時約為55 us：

      SHOW polar_enable_rel_size_cache;
 polar_enable_rel_size_cache
-----------------------------
 off
(1 row)

SELECT polar_smgrperf_nblocks(32, true, false);
NOTICE:  testing logical file length with 32 GB
INFO:  iops=18341.1/s, lat=54.52us
INFO:  iops=17504.0/s, lat=57.13us
INFO:  iops=17960.8/s, lat=55.68us
INFO:  iops=17973.0/s, lat=55.64us
INFO:  iops=17603.5/s, lat=56.81us
INFO:  iops=17403.8/s, lat=57.46us
INFO:  iops=17506.2/s, lat=57.12us
INFO:  iops=18061.7/s, lat=55.37us

    • RSC開啟時，對32 GB表的塊數量請求延時約為0.07 us：

      SHOW polar_enable_rel_size_cache;
 polar_enable_rel_size_cache
-----------------------------
 on
(1 row)

SELECT polar_smgrperf_nblocks(32, true, false);
NOTICE:  testing logical file length with 32 GB
INFO:  iops=14155515.6/s, lat=0.07us
INFO:  iops=13897273.6/s, lat=0.07us
INFO:  iops=13869926.3/s, lat=0.07us
INFO:  iops=13779602.7/s, lat=0.07us
INFO:  iops=14159120.5/s, lat=0.07us
INFO:  iops=14147065.6/s, lat=0.07us
INFO:  iops=14124141.9/s, lat=0.07us
INFO:  iops=14162773.3/s, lat=0.07us