面试题答案
一键面试1. PostgreSQL进程间通信机制
- 共享内存（Shared Memory）：
- PostgreSQL使用共享内存来存储大量的关键数据结构，如缓冲区高速缓存（Buffer Cache）。多个后端进程（Backend Processes）和一些辅助进程（如检查点进程Checkpointer）可以直接访问共享内存中的数据。通过共享内存，进程间可以快速地共享和交换数据，减少数据拷贝开销。
- 例如，后端进程在处理查询时，可能需要从共享内存的缓冲区高速缓存中读取页面数据，修改后再写回，这个过程中多个进程可能会竞争对共享内存中同一数据的访问，因此需要配合其他同步机制（如锁机制）来保证数据的一致性。
- 信号量（Semaphores）：
- 信号量用于进程间的同步和互斥。它是一种计数器，通过对计数器的操作（如P操作和V操作）来控制对共享资源（如共享内存）的访问。
- 在PostgreSQL中，信号量可以防止多个进程同时访问共享内存中的临界区数据。比如，当一个后端进程要修改共享内存中的缓冲区页面状态时，它需要先获取相应的信号量，确保没有其他进程同时进行相同操作，操作完成后再释放信号量，让其他进程有机会访问。
- 消息队列（Message Queuing）：
- 用于进程间异步通信。PostgreSQL的一些进程间，如后台写进程（Background Writer）和后端进程之间，会通过消息队列来传递消息。这些消息可以是通知其他进程执行某些操作，或者报告自身的状态等。
- 例如，后台写进程可能会通过消息队列通知后端进程，共享内存中的某些缓冲区页面已经被刷新到磁盘，后端进程可以相应地更新其内部状态。
- 套接字（Sockets）：
- 主要用于不同主机之间的PostgreSQL实例通信，如在流复制（Streaming Replication）场景中。主节点和从节点之间通过套接字建立连接，主节点将WAL（Write - Ahead Log）日志通过套接字发送给从节点，以保持数据同步。
- 同时，在同一主机上，不同的PostgreSQL进程也可能使用UNIX域套接字进行进程间通信，这种方式相对TCP套接字在同一主机内通信效率更高。
2. 故障后协助数据一致性恢复和进程状态重建
- 共享内存恢复：
- 在系统故障后，PostgreSQL会利用预写式日志（WAL）来恢复共享内存中的数据状态。在正常操作时，对共享内存数据的修改会先记录到WAL日志中。
- 重启时，系统会从WAL日志的检查点位置开始重放日志记录，将共享内存中的数据恢复到故障前的一致状态。例如，对于缓冲区高速缓存中未刷新到磁盘的脏页，通过重放WAL日志中的修改记录，使其回到故障前的正确状态。
- 信号量恢复：
- 信号量状态在系统重启后会重新初始化。由于在故障前信号量的状态可能已经丢失，但通过共享内存的恢复过程和后续的系统初始化，进程间对共享资源的同步访问可以重新建立。
- 例如，当共享内存中的数据恢复完成后，后端进程在访问共享内存时，会按照重新初始化的信号量机制来获取和释放对共享资源的访问权限，确保数据一致性。
- 消息队列恢复：
- 消息队列中的消息在系统故障时可能丢失。重启后，相关进程会重新建立通信关系，并根据系统当前状态重新生成和传递必要的消息。
- 例如，后台写进程重启后，会根据共享内存中缓冲区的状态，重新向其他进程发送关于缓冲区刷新等操作的通知消息，以重建进程间的协作关系。
- 套接字恢复：
- 在流复制场景下，系统故障后，主从节点会通过套接字重新建立连接。主节点会根据从节点记录的已接收日志位置，继续发送后续的WAL日志，使从节点的数据恢复到与主节点一致的状态。
- 对于使用UNIX域套接字的进程间通信，重启后进程会重新建立套接字连接，恢复本地进程间的通信，以确保系统的正常运行。