ring buffer机制

简介

最近在进行 postgresql 性能排查的时候，发现 PG 在某一个时间并行执行的 SQL 变得特别慢。最后通过监控监观察到并行发起得时间 buffers_alloc 就急速上升，且低水位伴随在整个慢 SQL，一直是 buferIO 的等待事件，此时也没有其他会话的争抢。SQL 虽然不是高效 SQL ，但是其同样入参在不同时间执行时间却相差甚远。进行 SQL 优化并不能对其根除，查看了一下 shared_buffers 才 12GB。SQL 查询得表 size 就有 16GB 且没有所有和分区剪裁，也没有索引。这里就涉及得内存得环形缓冲机制了

一、什么是环形缓冲区？

环形缓冲区（ring buffer 又称循环缓冲区，Circular Buffer）是一种逻辑上首尾相接的固定大小数组结构，主要用于数据的连续读写操作。它具备高效、无碎片、空间可复用等特点

在结构上，它依赖两个核心指针：

写指针（write pointer）：指向即将写入数据的位置。

读指针（read pointer）：指向即将读取数据的位置。

由于缓冲区是固定大小的，写入末尾之后指针会回绕至起点，形成 “环形”行为。

二、运行机制

环形缓冲区采用一段固定长度的数组作为底层结构。其核心思想在于逻辑上将数组首尾相连，实现空间的循环复用。
例如，一个长度为 8 的缓冲区：

物理空间:  [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 
逻辑行为:       ↑                   ↑
             read_ptr          write_ptr

当 write_ptr == 7 写入后，下一步会跳转回 0 位置继续写入，实现回绕（wrap around）。

1. 写入逻辑
   当有数据需要写入时：
   如果 (write_ptr + 1) % size != read_ptr：
   将数据写入 write_ptr 所在槽位
   write_ptr 前进一格（可回绕）
   否则：
   缓冲区已满（可能阻塞、丢弃或覆盖旧数据）
2. 读取逻辑
   当有消费者读取时：
   如果 write_ptr != read_ptr：
   读取 read_ptr 所在槽位的数据
   read_ptr 前进一格（可回绕）
   否则：
   缓冲区为空（可能阻塞或返回空）
3. 状态判断条件
   状态 条件表达式
   空 read_ptr == write_ptr
   满 (write_ptr + 1) % size == read_ptr

三、触发机制说明

四、优缺点分析

✅ 优势

❌ 劣势