PostgreSQL启动过程中的那些事七：初始化共享内存和信号九：shmem中初始化Predicate锁 -

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PostgreSQL启动过程中的那些事七：初始化共享内存和信号九：shmem中初始化Predicate锁

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PostgreSQL内核

PostgreSQL Predicate Lock 可序列化事务内存管理

这一节 pg 初始化 predicate 锁，支持可序列化事务隔离。通过 InitPredicateLocks 例程实现，主要是干了下面这么几件事：

A 创建了哈希表"PREDICATELOCKTARGET hash" 。

B 在上面的哈希表里增加了 ScratchTargetTag 结构的索引

C 创建了哈希表"PREDICATELOCK hash" 。

D 初始化了 "PredXactList" 相关结构

E 创建了哈希表"SERIALIZABLEXID hash" 。

F 初始化了RWConflictPool 相关结构

H 初始化了 "FinishedSerializableTransactions" 相关结构

I 初始化了 "OldSerXid SLRU Ctl" 相关结构

J 初始化了 "OldSerXidControlData" 相关结构

1 先上个图，看一下函数调用过程梗概，中间略过部分细节

初始化 PredicateLocks 方法调用流程图

2 初始化 PredicateLocks 相关结构

话说 main()-> … ->PostmasterMain()-> … ->reset_shared() -> CreateSharedMemoryAndSemaphores()> … ->InitPredicateLocks() ，做了下面相关结构的内存分配和初始化：

A 创建了哈希表"PREDICATELOCKTARGET hash" 。

B 在上面的哈希表里增加了 ScratchTargetTag 结构的索引

C 创建了哈希表"PREDICATELOCK hash" 。

D 初始化了 "PredXactList" 相关结构

E 创建了哈希表"SERIALIZABLEXID hash" 。

F 初始化了RWConflictPool 相关结构，用于处理读写冲突

H 初始化了 "FinishedSerializableTransactions" 相关结构

I 初始化了 "OldSerXid SLRU Ctl" 相关结构

J 初始化了 "OldSerXidControlData" 相关结构

初始化上面这些结构都会在共享内存 /shmem 哈希表索引 shmemIndex 中增加索引项，下面把初始化这些结构后的 shmemIndex 图放到下边，就不加一个索引一个图了，减小篇幅。不过这样就看不出先后顺序了，好在这些消失的信息对理解这些过程没什么影响。图中黄色的索引项就是本节新增加的索引项。

初始化完 PredicateLocks 相关结构的共享内存结构图

为了精简上图，把创建 shmem 的哈希表索引 "ShmemIndex" 时创建的 HCTL 结构删掉了，这个结构的作用是记录创建可扩展哈希表的相关信息，不过这个结构在 "ShmemIndex" 创建完成后也会由于出了对象作用域而消失。增加了左边灰色底的部分，描述共享内存 /shmem 里各变量物理布局概览，由下往上，由低地址到高地址。图中黄色的索引项就是本节新增加的索引项。

A 创建了哈希表"PREDICATELOCKTARGET hash" 。

InitPredicateLocks()->ShmemInitHash ()->ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "PREDICATELOCKTARGET hash" ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "PREDICATELOCKTARGET hash" 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "PREDICATELOCKTARGET hash" 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "PREDICATELOCKTARGET hash" 相关结构（见下面 "PREDICATELOCKTARGET hash" 相关结构图）分配空间，设置 entry （在这儿即ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，然后返回 ShmemInitHash() ，调用 hash_create() ，创建哈希表 "PREDICATELOCKTARGET hash" ，最后返回 ShmemInitHash() ，让 HTAB * 类型静态全局变量 PredicateLockTargetHash 指向哈希表 "PREDICATELOCKTARGET hash" 。

相关结构定义见下面：

typedef struct PREDICATELOCKTARGETTAG

{

uint32 locktag_field1 ; /* a 32-bit ID field */

uint32 locktag_field2 ; /* a 32-bit ID field */

uint32 locktag_field3 ; /* a 32-bit ID field */

uint32 locktag_field4 ; /* a 32-bit ID field */

uint32 locktag_field5 ; /* a 32-bit ID field */

} PREDICATELOCKTARGETTAG ;

typedef struct PREDICATELOCKTARGET

{

/* hash key */

PREDICATELOCKTARGETTAG tag ; /* unique identifier of lockable object */

/* data */

SHM_QUEUE predicateLocks ; /* list of PREDICATELOCK objects assoc . with

* predicate lock target */

} PREDICATELOCKTARGET ;

"PREDICATELOCKTARGET hash" 相关结构图

B 在上面的哈希表里增加了 ScratchTargetTag 结构的索引

InitPredicateLocks() 调用 ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "PREDICATELOCKTARGET hash" 中查找 ScratchTargetTag （是 PREDICATELOCKTARGET 类型全局静态变量），如果没有，就把 ScratchTargetTag 作为哈希表 "PREDICATELOCKTARGET hash" （该哈希表索引的类型是 PREDICATELOCKTARGET ）的第一个索引项（参见 "PREDICATELOCKTARGET hash" 相关结构图）。

C 创建了哈希表"PREDICATELOCK hash" 。

接着 InitPredicateLocks()->ShmemInitHash ()->ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "PREDICATELOCK hash" ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "PREDICATELOCK hash" 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "PREDICATELOCK hash" 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "PREDICATELOCK hash" 相关结构（见下面 "PREDICATELOCK hash" 相关结构图）分配空间，设置 entry （在这儿即ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，然后返回 ShmemInitHash() ，调用 hash_create() ，创建哈希表 "PREDICATELOCK hash" ，最后返回 ShmemInitHash() ，让 HTAB * 类型静态全局变量 PredicateLockHash 指向哈希表 "PREDICATELOCK hash" 。

相关结构定义见下面：

typedef struct PREDICATELOCKTAG

{

PREDICATELOCKTARGET * myTarget ;

SERIALIZABLEXACT * myXact ;

} PREDICATELOCKTAG ;

typedef struct PREDICATELOCK

{

/* hash key */

PREDICATELOCKTAG tag ; /* unique identifier of lock */

/* data */

SHM_QUEUE targetLink ; /* list link in PREDICATELOCKTARGET's list of

* predicate locks */

SHM_QUEUE xactLink ; /* list link in SERIALIZABLEXACT's list of

* predicate locks */

SerCommitSeqNo commitSeqNo ; /* only used for summarized predicate locks */

} PREDICATELOCK ;

"PREDICATELOCK hash" 相关结构图

D 初始化了 "PredXactList" 相关结构

InitPredicateLocks() 调用 ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "PredXactList " ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "PredXactList " 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "PredXactList " 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "PredXactList " 相关结构（见下面“ PredXactList 相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，最后返回 InitPredicateLocks () ，让 PredXactList * 类型全局变量 PredXact 指向所分配内存，设置 PredXactList 结构类型的成员值。

相关结构定义见下面：

typedef struct PredXactListData

{

SHM_QUEUE availableList ;

SHM_QUEUE activeList ;

* These global variables are maintained when registering and cleaning up

* serializable transactions. They must be global across all backends ,

* but are not needed outside the predicate.c source file. Protected by

* SerializableXactHashLock.

TransactionId SxactGlobalXmin ; /* global xmin for active serializable

* transactions */

int SxactGlobalXminCount ; /* how many active serializable

* transactions have this xmin */

int WritableSxactCount ; /* how many non-read-only serializable

* transactions are active */

SerCommitSeqNo LastSxactCommitSeqNo ; /* a strictly monotonically

* increasing number for

* commits of serializable

* transactions */

/* Protected by SerializableXactHashLock. */

SerCommitSeqNo CanPartialClearThrough ; /* can clear predicate locks

* and inConflicts for

* committed transactions

* through this seq no */

/* Protected by SerializableFinishedListLock. */

SerCommitSeqNo HavePartialClearedThrough ; /* have cleared through this

* seq no */

SERIALIZABLEXACT * OldCommittedSxact ; /* shared copy of dummy sxact */

PredXactListElement element ;

} PredXactListData ;

typedef struct PredXactListData * PredXactList ;

typedef struct SERIALIZABLEXACT

{

VirtualTransactionId vxid ; /* The executing process always has one of

* these. */

* We use two numbers to track the order that transactions commit. Before

* commit, a transaction is marked as prepared, and prepareSeqNo is set.

* Shortly after commit, it's marked as committed, and commitSeqNo is set.

* This doesn't give a strict commit order, but these two values together

* are good enough for us, as we can always err on the safe side and

* assume that there's a conflict, if we can't be sure of the exact

* ordering of two commits.

* Note that a transaction is marked as prepared for a short period during

* commit processing, even if two-phase commit is not used. But with

* two-phase commit, a transaction can stay in prepared state for some

* time.

SerCommitSeqNo prepareSeqNo ;

SerCommitSeqNo commitSeqNo ;

/* these values are not both interesting at the same time */

union

{

SerCommitSeqNo earliestOutConflictCommit ; /* when committed with

* conflict out */

SerCommitSeqNo lastCommitBeforeSnapshot ; /* when not committed or

* no conflict out */

} SeqNo ;

SHM_QUEUE outConflicts ; /* list of write transactions whose data we

* couldn't read. */

SHM_QUEUE inConflicts ; /* list of read transactions which couldn't

* see our write. */

SHM_QUEUE predicateLocks ; /* list of associated PREDICATELOCK objects */

SHM_QUEUE finishedLink ; /* list link in

* FinishedSerializableTransactions */

* for r/o transactions: list of concurrent r/w transactions that we could

* potentially have conflicts with, and vice versa for r/w transactions

SHM_QUEUE possibleUnsafeConflicts ;

TransactionId topXid ; /* top level xid for the transaction, if one

* exists; else invalid */

TransactionId finishedBefore ; /* invalid means still running; else

* the struct expires when no

* serializable xids are before this. */

TransactionId xmin ; /* the transaction's snapshot xmin */

uint32 flags ; /* OR'd combination of values defined below */

int pid ; /* pid of associated process */

} SERIALIZABLEXACT ;

PredXactList 相关结构图

E 创建了哈希表"SERIALIZABLEXID hash" 。

接着 InitPredicateLocks() 调用 ShmemInitHash ()->ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "SERIALIZABLEXID hash" ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "SERIALIZABLEXID hash" 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "SERIALIZABLEXID hash" 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "SERIALIZABLEXID hash" 相关结构（见下面 "SERIALIZABLEXID hash" 相关结构图）分配空间，设置 entry （在这儿即ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，然后返回 ShmemInitHash() ，调用 hash_create() ，创建哈希表 "SERIALIZABLEXID hash" ，最后返回 ShmemInitHash() ，让 HTAB * 类型静态全局变量 SerializableXidHash 指向哈希表 "SERIALIZABLEXID hash" 。

相关结构定义见下面：

typedef struct SERIALIZABLEXIDTAG

{

TransactionId xid ;

} SERIALIZABLEXIDTAG ;

typedef struct SERIALIZABLEXID

{

/* hash key */

SERIALIZABLEXIDTAG tag ;

/* data */

SERIALIZABLEXACT * myXact ; /* pointer to the top level transaction data */

} SERIALIZABLEXID ;

"SERIALIZABLEXID hash" 相关结构图

F 初始化了RWConflictPool 相关结构，用于处理读写冲突

InitPredicateLocks() 调用 ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "RWConflictPool " ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "RWConflictPool " 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "RWConflictPool " 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "RWConflictPool " 相关结构（见下面“ RWConflictPool 和 FinishedSerializableTransactions 相关结构图相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，最后返回 InitPredicateLocks () ，让 RWConflictPoolHeaderData * 类型全局变量 RWConflictPool 指向所分内存，设置其中 RWConflictPoolHeaderData 结构类型的成员值。

相关结构定义见下面：

typedef struct RWConflictData

{

SHM_QUEUE outLink ; /* link for list of conflicts out from a sxact */

SHM_QUEUE inLink ; /* link for list of conflicts in to a sxact */

SERIALIZABLEXACT * sxactOut ;

SERIALIZABLEXACT * sxactIn ;

} RWConflictData ;

typedef struct RWConflictPoolHeaderData

{

SHM_QUEUE availableList ;

RWConflict element ;

} RWConflictPoolHeaderData ;

RWConflictPool 和 FinishedSerializableTransactions 相关结构图

H 初始化了 "FinishedSerializableTransactions" 相关结构

InitPredicateLocks() 调用 ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "FinishedSerializableTransactions " ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "FinishedSerializableTransactions " 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "FinishedSerializableTransactions " 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "FinishedSerializableTransactions " 相关结构（见下面“ RWConflictPool 和 FinishedSerializableTransactions 相关结构图相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，最后返回 InitPredicateLocks () ，让 SHM_QUEUE * 类型全局变量 FinishedSerializableTransactions 指向所分内存，设置其中SubTransCtlData 结构类型的成员值。

I 初始化了 "OldSerXid SLRU Ctl" 相关结构

InitPredicateLocks()->OldSerXidInit()->SimpleLruInit()->ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "OldSerXid SLRU Ctl " ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "OldSerXid SLRU Ctl " 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "OldSerXid SLRU Ctl " 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "OldSerXid SLRU Ctl " 相关结构（见下面“ OldSerXid SLRU Ctl 和 OldSerXidControlData 相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，最后返回 SimpleLruInit () ，让 SlruCtlData * 类型全局变量 OldSerXidSlruCtl 指向给 "OldSerXid SLRU Ctl " 相关结构分配的内存起始地址，设置其中 SlruCtlData 结构类型的成员值。

J 初始化了 "OldSerXidControlData" 相关结构

InitPredicateLocks()->OldSerXidInit() 调用 ShmemInitStruct() ，在其中调用 hash_search() 在哈希表索引 "ShmemIndex" 中查找 "OldSerXidControlData " ，如果没有，就在 shmemIndex 中给 "OldSerXidControlData " 分一个 HashElement 和 ShmemIndexEnt （ entry ），在其中的 Entry 中写上 "OldSerXidControlData " 。返回 ShmemInitStruct() ，再调用 ShmemAlloc() 在共享内存上给 "OldSerXidControlData " 相关结构（见下面“ OldSerXid SLRU Ctl 和 OldSerXidControlData 相关结构图” ）分配空间，设置 entry （在这儿及ShmemIndexEnt 类型变量）的成员 location 指向该空间， size 成员记录该空间大小，最后返回 OldSerXidInit () ，让 OldSerXidControlData * 类型全局变量 oldSerXidControl 指向给 "OldSerXidControlData " 相关结构分配的内存地址，设置其中 OldSerXidControlDat 结构类型的成员值。