章 46. 后台工作者进程

PostgreSQL可以被扩展来在独立进程中运行用户提供的代码。这种进程被postgres启动、停止和监控，这使它们的生命期与服务器的状态紧密联系。这些进程具有选项可以挂接上PostgreSQL的共享内存区域，并且可以从内部连接到数据库。它们也可以连续地运行多个事务，就像一个正常的被客户端连接的服务器进程。同样，通过链接到libpq，它们可以连接到服务器并像一个正常客户端应用工作。

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()中调用RegisterBackgroundWorker(BackgroundWorker *worker)来注册它。也可以在系统启动后通过调用函数RegisterDynamicBackgroundWorker(BackgroundWorker *worker, BackgroundWorkerHandle **handle)来启动后台工作者。与只能在postmaster内调用的RegisterBackgroundWorker不同，必须从一个常规后端调用RegisterDynamicBackgroundWorker。

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

bgw_name是一个用于记录消息、处理列表和类似上下文的字符串。

bgw_flags是一个按位与的位掩码，它用于指示模块想要的能力。可能的值是：

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是在崩溃情况下postgres启动进程之前等待的时间间隔，以秒计。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_main是进程被启动后要运行的函数指针。这个域只有在核心服务器中被用来执行函数时才是安全的，因为共享库在不同的后端进程中可能被载入到不同的起始地址。当使用除shared_preload_libraries之外的任何机制载入共享库时，这种情况会在所有的平台上发生。即便是使用shared_preload_libraries机制，在 Windows 上使用了EXEC_BACKEND的情况下，地址空间布局变化也仍然会发生。因此，这个 API 的大部分使用者应该把这个域设置为 NULL。如果这个域为非 NULL，它会优先于bgw_library_name和bgw_function_name。

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，应该设置bgw_main。

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。不管是通过bgw_main还是通过bgw_library_name和bgw_function_name的组合指定这个函数，这个主函数应该有一个单一的Datum类型的参数，并且返回void。bgw_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dboid为InvalidOid，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useroid为InvalidOid，该进程将以在initdb阶段创建的超级用户身份运行。 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bgw_main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。

如果一个后台工作者通过服务器编程接口（SPI）用NOTIFY命令发送异步通知，在提交外层事务之后它应该显式地调用ProcessCompletedNotifies，这样通知才能被发送出去。如果一个后台工作者通过SPI使用LISTEN注册为接收异步通知，它将记录那些通知，但是对于工作者来说没有程序化的方式可以拦截以及响应那些通知。

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。