В современном мире баз данных производительность и эффективное управление ресурсами являются ключом к успешному масштабированию и поддержке сложных приложений. PostgreSQL, как одна из ведущих СУБД с открытым исходным кодом, постоянно развивается, внедряя новые возможности для повышения удобства работы и надежности. Одной из таких инноваций стала динамическая разделяемая память (DSM) и недавно представленная системная вью для ее мониторинга — pg_dsm_registry_allocations. Эта статья подробно раскрывает концепцию DSM, ее развитие и практическое применение, а также рассказывает о новых инструментах для инспекции и управления динамическими аллокациями памяти, которые используют современные расширения PostgreSQL и внутренние компоненты системы. Динамическая разделяемая память в PostgreSQL появилась как удобный механизм для выделения и обмена памятью между разными процессами сервера базы данных.
В отличие от традиционных областей статической разделяемой памяти, DSM позволяет гибко управлять объемами памяти, необходимыми для хранения данных или служебной информации, без жесткой привязки к заранее заданным параметрам. Это особенно актуально для расширений и дополнительных модулей, которым требуется собственное быстрое и надежное хранилище данных, доступное всем бэкендам одновременно. Основой для работы с DSM стал реестр DSM (DSM registry), введённый в кодовой базе PostgreSQL с коммита 8b2bcf3. Он призван упорядочить и упростить процесс выделения сегментов динамической памяти, ассоциируя каждый фрагмент с уникальным текстовым именем. Это позволяет не только избегать коллизий в именах ресурсов, но и обеспечивать удобный доступ к памяти из разных компонентов системы.
На начальном этапе поддержки DSM в PostgreSQL 17 был доступен лишь метод GetNamedDSMSegment, позволяющий выделять сегменты памяти по имени. Несмотря на его функциональную значимость, использование данного инструмента оставляло желать лучшего с точки зрения удобства и универсальности. Важное развитие произошло благодаря усилиям разработчика Nathan Bossart, который в коммите fe07100 добавил два новых метода: GetNamedDSA и GetNamedDSHash. Они значительно упростили работу с Dynamic Shared Areas (DSA) и динамическими общими хеш-таблицами (dshash), предоставив более чистый, расширяемый и удобный интерфейс для управления памятью внутри DSM регистра. Прежде подобные возможности были технически реализуемы, но они требовали значительных обходных путей и усложняли код.
Расширения PostgreSQL получили мощный инструмент для хранения произвольных метаданных, связанных с базой, а ядро системы — дополнительный уровень гибкости. Это особенно ценно для сложных сценариев, где необходимо обеспечить согласованность данных и синхронизацию между разными сессиями и процессами. Однако широта новых возможностей подразумевала и потребность в повышенной прозрачности. Пользователи и разработчики расширений логично ожидали появления инструментов для визуализации и контроля выделенной памяти внутри DSM реестра. Именно для удовлетворения потребности в наблюдении над аллокациями памяти был внесён вклад, реализовавший новую системную вью pg_dsm_registry_allocations.
Эта вью предоставляет детальную информацию об активных аллокациях, зарегистрированных в DSM реестре. Каждая запись содержит уникальное имя сегмента, тип выделенной памяти — будь то сегмент, область (area) или хеш (hash) — а также размер выделенного блока в байтах, если это применимо. Для некоторых типов размер может оставаться неопределённым (NULL), что связано со спецификой работы с внутренними структурами. Наличие подобного системного представления заметно упрощает процессы мониторинга и отладки расширений, использующих DSM. Команды администраторов и разработчиков могут быстро проверить, какие ресурсы выделены, сколько они занимают и каким образом связаны с конкретными подпроектами или модулями.
Это помогает выявлять утечки памяти, нерегулярное использование и ошибки в логике выделения. Кроме того, в PostgreSQL даже существует специальный тестовый модуль test_dsm_registry, демонстрирующий применение всех возможностей новых API и обслуживания DSM реестра. В тестах показан пример кода расширения, где используются три основных метода — GetNamedDSMSegment, GetNamedDSA и GetNamedDSHash — для выделения памяти, доступа к значениям и управления хеш-таблицами. Пример использования может выглядеть так: сначала создается или открывается сегмент DSM с заданным именем и размером. Затем создается область DSM или хеш, также с уникальным именем.
После чего с помощью специализированных функций можно вставлять, искать и освобождать элементы, связанные с динамической памятью. В конечном счете, всё это дает возможность интеграции сложных структур данных и механизмов кэширования, которые эффективно используют общую память и ускоряют процессы обработки без необходимости взаимодействовать с диском. Проверка текущих аллокаций DSM реестра очень проста благодаря новой системной вью. Путем выполнения SQL-запроса можно легко получить список всех активных сегментов и областей, а также оценить их размеры. Это полезно не только для отладки, но и для планирования ресурсов и оценки нагрузки.
Следует отметить, что улучшения в части методов выделения памяти и введение самой системной вью произошли после feature freeze версии PostgreSQL 18, и поэтому будут официально доступны только начиная с PostgreSQL 19, ориентировочно ожидаемого осенью 2026 года. Тем не менее, при необходимости, заинтересованные разработчики могут применить соответствующие патчи с минимальными изменениями в локальных сборках PostgreSQL. В целом, появление новых инструментов для работы с динамической разделяемой памятью в PostgreSQL свидетельствует об активной эволюции платформы и стремлении сообщества к увеличению прозрачности и удобства разработки. Использование DSM реестра с поддержкой именованных аллокаций открывает дополнительные возможности для расширений, которые требуют надежного и эффективного обмена данными между процессами базы. Динамическая разделяемая память — это фундаментальный компонент, позволяющий создавать более адаптивные, масштабируемые и производительные решения на базе PostgreSQL.
Появление системной вью pg_dsm_registry_allocations значительно облегчает контроль и диагностику таких решений, обеспечивая необходимое количество инструментов для анализа в продакшене и тестировании. Пока сообщество ждет официального релиза PostgreSQL 19, разработчики могут попробовать новые API-методы и системные представления в экспериментальном режиме, оценивая достоинства и возможности расширенного подхода к управлению памятью. Обмен опытом и обратная связь способствуют дальнейшему улучшению PostgreSQL как надежной и мощной платформы для хранения данных.
