GaussDB（DWS）通信库libpq重构介绍（一）

通信库libpq重构解决两点问题：

针对大并发短查询场景下，CN与DN建立/复用/归还/释放连接时争抢全局锁PoolerLock，造成的性能问题进行Pooler锁优化；

针对当前代码仓中libpq代码冗余度高、复用性差、可维护性差、可读性差问题，对libpq代码进行整合以符合clean code要求。

在现网多个局点，在高并发短查询场景下，CN与DN建连时等待PoolerLock锁耗时，导致环境CPU资源无法进一步使用，严重影响此场景下查询性能。Poller锁优化旨在高并发短查询场景下优化CN与DN建连性能，pooler建连不再制约环境CPU资源使用，全面提升高并发短查询性能。

libpq代码合并旨在提高libpq代码的复用性、可读性、可维护性，符合clean code要求。

一、pooler锁优化

Pooler连接总体分两大类：一类空闲连接，存储在某个DBPool的NodePool中；一类是使用中的连接，存储在每个线程独立的poolAgent数据结构中，因为遍历需求，所有线程的poolAgent指针又存储在全局的poolAgents数组中。

Pooler锁优化总体方案是使用无锁ringbuffer存储空闲连接和可用的agent index，实现并发空闲连接的存取不需加锁，并发agent index的存取不需加锁。

针对全局的DBPool链表和NodePool Hash表，仅在新增时加互斥锁，正常查找时加共享锁。

针对CleanConnection、pg_pooler_status、pv_total_memory_detail、pgxc_pool_reload、pg_pool_validate需遍历NodePool中所有空闲连接的场景，使用ringbuffer的pop接口将连接取到本线程，操作完后再push回ringbuffer，实现无锁遍历。

针对以上视图接口需遍历poolAgents数组中所有正在使用连接的场景，在Agents数组中增加status标志位，做短暂的读保护。

二、libpq代码合并

libpq代码从功能角度可以划分为3部分：

基础公共模块

通信建连、断连

应用层定义的通信协议

除去通信协议部分，基础公共模块、通信建连及断连模块的代码实现大体相同，完全可以合并成1份，以动态库的形式提供给其他模块使用，对外只提供必要的通信建连、断连等接口，隐藏内部具体实现。

首先梳理并确定3个模块公用的建连、断连流程，如图 3‑1、图 3‑2所示。在此基础上，确定建连、断连流程的内部接口与外部接口、使用的数据结构，外部接口声明、结构体前置声明位于libpq-fe.h头文件中，内部接口声明、结构体定义位于libpq-int.h头文件中。其他模块使用libpq时，只需要libpq-fe.h头文件与libpq.so，不需要关注libpq内部实现。

合并过程中，对于相似的代码，提炼出公共函数，提高代码的复用性、可读性；对于差异较大的代码，采用注册回调函数的方式（startupPacket构建、result成员内存释放），保留差异逻辑。

合并完成后，3个模块各自目录下的冗余代码或者冗余文件都被删除。合并以后的代码实现存放在interfaces/libpq目录下，头文件存放在include/libpq目录下。

图 2‑1 公用建连流程

图 2‑2 公用断连流程

图 2‑3 libpq合并文件结构

libpq重构的详细设计，将在后面具体介绍。

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