利用 GDB 快速阅读 postgresql 的内核代码

近期将加入关系型数据库存储领域，很有幸加入到了一家以PG 为核心生态的数据库内核研发的领域，能够深入研究这个世界上最为先进的开源关系型数据库的内核设计。

简介

简单看一下PG的36年的历史（可能也是PG 用C语言实现的原因，毕竟当时C++才刚刚开始，PG 6.0都出来了，C++ 98标准还没出来）：

阶段1: 伯克利大学的 postgres 项目

1986年：PG 在加州伯克利大学的 Michael Stonebraker 教授领导下进行开发
1987年完成了一个版本的demo，包含数据模型以及规则的定义（角色，权限等多租户形态）和关系型数据的存储都已经支持了。
1988年在 ACM-SIGMOD 顶会展示了这个关系型数据存储系统的设计。
1989年发布了第一个版本
1990年因为用户对规则系统的需求，重新设计了规则系统并发布了第二个版本。
1991年发布了第三个版本，支持了多种存储管理器，优化执行器
1992年 postgres 项目已经拥有了超过 2000 个服务于科研的计算项目。
1993年，因为随着postgres 项目用户的极速增加，仅仅由一个大学教授以及他带领学生们来进行维护远远不够，源代码的维护消耗了太多的用于研究数据库的时间，所以postgres 项目终结于 4.2版本。

阶段2: Postgres95 阶段

1994年 Andrew Yu 和 Jolly Chen 向POSTGRES中增加了 SQL 语言的解释器，将 Postgres 命名为 Postgres95 进行开源。PG95 性能上相比于前面的 PG 版本拥有 30-50%的性能提升。

阶段3: PostgreSQL 阶段

1996年重新将 Postgres95 改名为 PostgreSQL ，版本号从 6.0开始。
现在的github 上的pg 将 95版本加入了进来

源码编译及运行

个人编译环境是 unbuntu20.04，该编译步骤在其他系统中都一样的，PG 版本是 REL_12_STABLE。

依赖库安装：sudo apt install build-essential libreadline-dev zlib1g-dev -y
获取源码：wget https://ftp.postgresql.org/pub/source/v12.11/postgresql-12.11.tar.bz2
tar xvf postgresql-12.11.tar.bz2 && cd postgresql-12.11

编译

# 如果 gdb 调试的话编译需要开启 debug模式，否则看不到内部符号信息
1. ./configure --prefix=/home/zhg/pgsql --enable-debug
2. make world -j && make install-world
3. mkdir /home/zhg/pgsql/data # 创建pg的数据目录
4. export LD_LIBRARY_PATH=/home/zhg/pgsql/lib:$LD_LIBRARY_PATH #添加到.bashrc中，编译的binary运行时需要加载

初始化数据库 /home/zhg/pgsql/bin/initdb -D /home/zhg/pgsql/data
启动PG /home/zhg/pgsql/bin/pg_ctl -D /home/zhg/pgsql/data -l logfile start，logfile是postgres 的log文件
创建数据库 /home/zhg/pgsql/bin/createdb testdb
终端进入数据库 /home/zhg/pgsql/bin/psql testdb

GDB 调试

我们期望追踪 insert 语句以及 select 语句在整个PG 中的执行链路。
1.提前建好表
执行 psql testdb之后输入一个建表命令，建表的时候不带索引，后面写入的时候只会写入 heap 存储引擎，不会查索引了。

create table a(id int, c1 int, c2 int, c3 int);

2. 启动gdb 并设置源代码目录
另外启动一个终端，能够确认知道前面安装 pg 时的源码目录：

gdb attach -p xxxiod gdb attach到 postgres 的交互进程 id，这样和终端命令的执行才能阻塞式得执行，方便我们在gdb端check 执行逻辑。

gdb 内部输入 dir /home/zhg/postgresql-12.11 pg 源代码目录。

gdb 内部输入 layout src ，能够看到整个源代码的调用链路了，后续的调试也能够实时展示整个代码的链路（对于查看一些 inline 函数的调用逻辑的时候可能需要 layout next，通过查看汇编中的变量进行确认）：

3. 开始调试
在 psql 所在的链接终端输入插入数据的命令，为建表时的4个字段分别插入10 条数据（插入逻辑是一样的，方便我们能够反复快速调试）。

insert into a select generate_series(1,10), random()*100, random()*100, random()*100;

此时，因为我们的另一个终端的 gdb attach 到了 postgres 的交互，所以这个命令会阻塞，需要我们在 gdb 的终端主动进行执行。

在 gdb 所在终端，我们只需要反复执行以下几个命令，就好了：

n 单步执行
s step到函数内部
p 打印各种变量以及指针变量内容