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第 48 章 后台工作者进程

PostgreSQL可以扩展以在单独的进程中运行用户提供的代码。 这些进程由postgres启动、停止和监视, 允许它们的生命周期与服务器的状态密切相关。 这些进程附加到PostgreSQL的 共享内存区域,并具有内部连接到数据库的选项;它们还可以运行 多个事务串行,就像常规的客户端连接服务器进程一样。此外, 通过链接到libpq,它们可以连接到 服务器并像常规客户端应用程序一样运行。

警告

在使用后台工作者进程时具有相当大的鲁棒性和安全性风险,因为它们由C语言编写,对数据具有无限制的访问权。希望使用包括后台工作者进程在内的模块的管理员必须要极度小心。只有仔细审计过的模块才会被允许运行后台工作者进程。

通过将模块名放在shared_preload_libraries中,可以在PostgreSQL被启动时初始化后台工作者。 一个希望运行后台工作者的模块需要通过在其_PG_init()函数中调用RegisterBackgroundWorker(BackgroundWorker*worker)来注册它。 也可以在系统启动后通过调用RegisterDynamicBackgroundWorker(BackgroundWorker*worker, BackgroundWorkerHandle**handle)来启动后台工作者。 不像只能通过postmaster调用的RegisterBackgroundWorkerRegisterDynamicBackgroundWorker必须从一个常规后端或其他后台工作者调用。

typedef void (*bgworker_main_type)(Datum main_arg);
typedef struct BackgroundWorker
{
    char        bgw_name[BGW_MAXLEN];
    char        bgw_type[BGW_MAXLEN];
    int         bgw_flags;
    BgWorkerStartTime bgw_start_time;
    int         bgw_restart_time;       /* in seconds, or BGW_NEVER_RESTART */
    char        bgw_library_name[BGW_MAXLEN];
    char        bgw_function_name[BGW_MAXLEN];
    Datum       bgw_main_arg;
    char        bgw_extra[BGW_EXTRALEN];
    int         bgw_notify_pid;
} BackgroundWorker;

bgw_namebgw_type是要被用在日志消息、进程列表和类似环境中的字符串。对于同种类型的所有后台工作者,bgw_type应该相同,例如这样才可能将进程列表中的这些工作组分组。另一方面,bgw_name可以包含有关特定进程的额外信息(通常,bgw_name中的字符串在某种程度上也会包含类型,但是并没有严格的要求)。

bgw_flags 是一个按位或位掩码,表示模块所需的功能。可能的值有:

BGWORKER_SHMEM_ACCESS

请求共享内存访问。 此标志是必需的。

BGWORKER_BACKEND_DATABASE_CONNECTION

请求建立数据库连接的能力,以便稍后运行事务和查询。 使用BGWORKER_BACKEND_DATABASE_CONNECTION连接到数据库的后台工作进程,还必须使用 BGWORKER_SHMEM_ACCESS附加共享内存,否则工作进程启动将失败。

bgw_start_time是服务器状态,在该状态中postgres会启动该进程,它可以是BgWorkerStart_PostmasterStart(在postgres本身完成初始化之后立即启动,这种进程不能使用数据库连接)、BgWorkerStart_ConsistentState(当一个热后备中达到一个一致性状态之后立即启动,允许进程连接到数据库并运行只读查询)和BgWorkerStart_RecoveryFinished(在系统进入到正常读写状态后立即启动)之一。注意后两种值在服务器不是一个热后备的情况下是等同的。注意这种设置仅仅表示何时启动进程,当一个不同状态到达时它们不会停止。

bgw_restart_time是时间间隔,以秒计;是在进程崩溃情况下,postgres重新启动进程之前等待的时间间隔。它可以是任何正值,或者BGW_NEVER_RESTART,表示在出现崩溃后不重启进程。

bgw_library_name是应该在其中定位后台工作者初始入口点的库名称。所指的库将被工作者进程动态载入并且bgw_function_name将被用来标识要调用的函数。如果从核心代码载入一个函数,这必须被设置为"postgres"。

bgw_function_name是一个动态载入库中的一个函数名,该函数将被用作一个新后台工作者的初始入口点。

bgw_main_arg是后台工作者主函数的Datum参数。这个主函数应该有一个单一的Datum类型的参数,并且返回voidbgw_main_arg将被作为参数传递。此外,全局变量MyBgworkerEntry指向注册时传入的BackgroundWorker结构的一份拷贝,工作者会发现检查这个结构会很有用。

在 Windows (以及任何定义了EXEC_BACKEND的地方)上或者动态后台工作者中,用引用的方式传递Datum是不安全的,只有传值才安全。如果要求一个参数,最安全的方式是传递一个 int32 或者其他的小型值,并且把它当做共享内存中分配的一个数组的索引来使用。如果被传递的是一个cstring或者text这样的值,那么在新的后台工作者进程中该指针将不会有效。

bgw_extra可以包含要传递给后台工作者的额外数据。与bgw_main_arg不同,这个数据不会被作为一个参数传递给工作者的主函数,而是按照上面所述通过MyBgworkerEntry来访问。

bgw_notify_pid是一个PostgreSQL后端进程的PID, 当后台工作者进程启动或者退出时,postmaster会向这个PID所指的进程发送SIGUSR1。 对于在postmaster启动时注册的工作者,它应该为0;或者注册该工作者的后端不希望等待该工作者启动时,它也应该为0。否则,它应该被初始化为MyProcPid

一旦运行起来,进程可以通过调用BackgroundWorkerInitializeConnection(char *dbname, char *username)或者BackgroundWorkerInitializeConnectionByOid(Oid dboid, Oid useroid)来连接到一个数据库。这使得该进程可以使用SPI接口运行事务和查询。 如果dbname为NULL或者dboidInvalidOid,该会话没有连接到任何特定数据库,但共享的目录可以被访问。 如果username为NULL或者useroidInvalidOid,该进程将以在initdb阶段创建的超级用户身份运行。如果BGWORKER_BYPASS_ALLOWCONN被指定为flags,就可以绕过该限制连接不允许用户连接的数据库。在每一个后台进程中,只能调用两者之一,并且只能调用一次,所以不可能切换数据库。

当控制到达后台工作者的主函数时,信号初始会被阻塞,并且必须被它解除阻塞。这是为了允许进程自定义它的信号处理器。在新进程中可以通过调用BackgroundWorkerUnblockSignals来解除对信号的阻塞,还可以通过调用BackgroundWorkerBlockSignals来阻塞信号。

如果一个后台工作者的bgw_restart_time被配置为 BGW_NEVER_RESTART,或者它退出时的退出码为0,又或者它是被 TerminateBackgroundWorker所终止,它将会被postmaster在退出时自动解除 注册。否则,它将在等待通过bgw_restart_time配置的时间段之后被重新启动, 或者在postmaster因为一次后端失败重新初始化集簇时立刻被重启。需要临时禁止执行的后端应该使用 可中断的休眠而不是退出,这可以通过调用WaitLatch()实现。 调用该函数时要确保WL_POSTMASTER_DEATH标志被设置,并且验证在 postgres本身被终止的紧急情况下产生的快速退出返回码。

当一个后台工作者是通过RegisterDynamicBackgroundWorker函数 注册时,后端可以执行该注册以获得有关该工作者的状态信息。希望这样做的后端应该把一个 BackgroundWorkerHandle *的地址作为第二个参数传递给 RegisterDynamicBackgroundWorker。如果工作者被成功地注册, 这个指针将被用一个非透明句柄初始化,它之后会被传递给 GetBackgroundWorkerPid(BackgroundWorkerHandle *, pid_t *)或者 TerminateBackgroundWorker(BackgroundWorkerHandle *)GetBackgroundWorkerPid可以被用来测试工作者的状态:返回值为 BGWH_NOT_YET_STARTED表示该工作者还未被postmaster启动; BGWH_STOPPED表示它已经被启动但是不再运行; 而BGWH_STARTED表示它正在运行。在最后一种情况下,PID也将被通过 第二个参数返回。 TerminateBackgroundWorker导致postmaster发送SIGTERM 给工作者(如果它在运行),并且在它不再运行时尽快解除注册。

在某些情况下,一个注册后台工作者的进程可能希望等待该工作者启动起来。其实现方式是:把 bgw_notify_pid初始化成MyProcPid并且接着 把注册时得到的BackgroundWorkerHandle *传递给 WaitForBackgroundWorkerStartup(BackgroundWorkerHandle *handle, pid_t *)函数。 这个函数将阻塞直到postmaster已经尝试启动该后台工作者,或者直到postmaster死亡。如果后台 工作者正在运行,返回值将是BGWH_STARTED,并且其PID将被写入到所提供的地址。 否则,返回值将是BGWH_STOPPED或者 BGWH_POSTMASTER_DIED

进程也可以等待一个后台工作者关闭,方法是使用WaitForBackgroundWorkerShutdown(BackgroundWorkerHandle *handle)函数并且传入注册时得到的BackgroundWorkerHandle *。这个函数将阻塞直至后台工作者退出或者postmaster死掉。当后台工作者退出时,返回值是BGWH_STOPPED,如果postmaster死掉则会返回BGWH_POSTMASTER_DIED

后台工作者可以发送异步通知消息,可以通过SPINOTIFY 命令,或者直接通过 Async_Notify()。 这样的通知将在事务提交的时候发送。 后台工作者不应该使用LISTEN命令接收异步通知,因为工作者没有可以使用这些通知的基础架构。

src/test/modules/worker_spi模块包含了一个实例,它展示了一些有用的技巧。

注册的后台工作者的最大数量由max_worker_processes限制。