PostgreSQL 中的虛擬文件描述符
由于每個操作系統(tǒng)限制了一個進程能打開的文件數(shù)（例如：ubuntu 為1024），因此進程能獲得的文件描述符是有限的。對于經(jīng)常需要打開許多文件的數(shù)據(jù)庫進程來說，很容易會超過操作系統(tǒng)對于文件描述符數(shù)量的限制。
為解決這個問題，PostgreSQL 中使用了虛擬文件描述符?(VFD)?機制，通過 VFD 管理真實的文件描述符，幫助進程擺脫操作系統(tǒng)的限制。
VDF 中各字段含義：
fd 記錄該 VFD 所對應(yīng)的真實文件描述符，如果當前 VFD 沒有打開文件，則其值為 VFD_CLOSED (-1)。
fdstate 標記位：如 FD_DELETE_AT_CLOSE，表明該文件在關(guān)閉時要被刪除
nextFree：指向下一個空閑的 VFD，其數(shù)據(jù)類型 File 表示其在 VFD 數(shù)組中的下標。
lruMoreRecently：指向比該 VFD 最近更常用的虛擬文件描述符。
lnuLessRecently：指向比該 VFD 最近更不常用的虛擬文件描述符。
fileSize：當前文件大小。
fleName：該 VFD 對應(yīng)文件的文件名，如果是空閑的 VFD 則 fileName 為空。
fileFlags：該文件打開時的標志，包括只讀、只寫、讀寫等。
fileMode：文件創(chuàng)建時所指定的模式。
VFD 數(shù)組 VfdCache 作為 LRU 池管理文件描述符，并根據(jù)需要打開和關(guān)閉實際的 OS 文件描述符。LRU 池使用數(shù)組實現(xiàn)，數(shù)組元素是 VFD 結(jié)構(gòu)體，數(shù)組大小會根據(jù)需要增長（最大1024）。
當 LRU 池未滿時，進程可以申請一個 VFD 用來打開物理文件；而當 LRU 池已滿時，進程需要首先關(guān)閉一個 VFD。在 LRU 中，使用替換最長時間未使用 VFD 策略。
進程在 VfdCache 上保持了兩個鏈表，一個是 LRU 池（雙向鏈表），另一個是 FreeList （空閑鏈表，記錄了所有可被分配的 VFD）。前者通過 lruMoreRecently 屬性和 lruLessRecently 屬性來鏈接，后者則通過 nextFree 屬性來鏈接。
VfdCache [0] 不是可用的 VFD，它僅用來標識 FreeList 和 LRU 池的鏈表頭部。對 LRU 池里的 VFD 的操作主要包括以下三種：
(1)?將 VFD 插入?LRU?池
打開一個新的 VFD 時，會將該 VFD 對應(yīng)的物理文件打開，并將該 VFD 插入到 VfdCache[O] 之后的位置。例如，我們要插入的 VFD 為 a，首先要根據(jù) a 中的 fd 字段判斷對應(yīng)的物理文件是否已經(jīng)打開。如果沒有打開則根據(jù) a 中的 fileName 打開此文件，并插入到 LRU 池中。
插入時要將 a 的 lruMoreRecently 指向 VfdCache[0]，VfdCache[0] 的 lruLessRecently 指向 a，然后 a 的 lruLessRecently 指向 V1，V1?的 lruMoreRecently 指向 a。
(2)?從?LRU?池刪除?VFD
進程使用完一個文件并關(guān)閉它時，將該文件的 VFD 從 LRU 池中刪除，并將該 VFD 對應(yīng)的文件關(guān)閉掉。例如，我們要對 V2?操作，則首先將?V1?的 lrulessRecently 指向 V3，將 V3?的 lruMoreRecently 指向 V1。?
這樣就將 V2?從 LRU 池中刪除了，如果V2?的fdstate 被置為 FD_DELETE_AT_CLOSE，則要先將V2對應(yīng)的文件刪除，再清掉FD_DELETE_AT_CLOSE 位，接著將 fileSize 置為 0，將 fd 置為 VFD_CLOSED。這樣?V2?就變?yōu)榭臻e，最后將其加入到空閑鏈表中。
(3)?刪除?LRU?池尾?VFD
當 LRU 池已滿，而此時又要打開新的文件時，就需將池尾的 VFD 刪掉，這樣新打開的 VFD 就可以插入到 LRU 中。注意，這里被刪除的 VFD 僅僅只是從 LRU 池中脫鏈并關(guān)閉其對應(yīng)的物理文件，VFD 本身并不做其他修改和刪除。
