PostgreSQL启动过程中的那些事七：初始化共享内存和信号八：shmem中初始化常规锁管理器

这一节pg初始化锁管理器，通过InitLocks例程实现，主要是创建了三个哈希表。第一个哈希表"LOCKhash"用于管理锁，第二个哈希表"PROCLOCKhash"用于管理进程锁，第三个"LOCALLOCKhash"用于管理本地锁信息。其中第一个和第二个哈希表都是共享哈希表，第三个是非关系哈希表。初始化第三个哈希表"LOCALLOCK hash"时在共享内存哈希表索引"ShmemIndex"里没有创建索引，因为这个哈希表不在共享内存里，而是在MemoryContext "LOCALLOCK hash" 里分配的内存。
        pg中的锁有三种类型：自旋锁（spinlock）、轻量锁（LWLock）、常规锁（Lock），作为一个主题另行讨论。
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Lockmgr方法调用流程图
2初始化xlog相关结构
        话说main()->…->PostmasterMain()->…->reset_shared() ->CreateSharedMemoryAndSemaphores()>…->InitLocks()，在shmem里分配了三个哈希表。第一个哈希表"LOCK hash"用于管理锁，第二个哈希表"PROCLOCK hash"用于管理进程锁，第三个"LOCALLOCK hash"用于管理本地锁信息。其中第一个和第二个哈希表都是共享哈希表，第三个是非关系哈希表。初始化第三个哈希表"LOCALLOCK hash"时在共享内存哈希表索引"ShmemIndex"里没有创建索引，因为这个哈希表不在共享内存里，而是在MemoryContext "LOCALLOCK hash" 里分配的内存。
        InitLocks()->ShmemInitHash()->ShmemInitStruct()，在其中调用hash_search()在哈希表索引"ShmemIndex"中查找"LOCK hash"，如果没有，就在shmemIndex中给"LOCK hash"分一个HashElement和ShmemIndexEnt（entry），在其中的Entry中写上"LOCKhash"。返回ShmemInitStruct()，再调用ShmemAlloc()在共享内存上给"LOCKhash"相关结构（见下面"LOCK 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"LOCK hash"，最后返回ShmemInitHash()，让HTAB *类型静态全局变量LockMethodLockHash指向哈希表"LOCK hash"。
        接着InitLocks()->ShmemInitHash()->ShmemInitStruct()，在其中调用hash_search()在哈希表索引"ShmemIndex"中查找"PROCLOCK hash"，如果没有，就在shmemIndex中给"PROCLOCK hash"分一个HashElement和ShmemIndexEnt（entry），在其中的Entry中写上"PROCLOCKhash"。返回ShmemInitStruct()，再调用ShmemAlloc()在共享内存上给"PROCLOCKhash"相关结构（见下面"PROCLOCK 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"PROCLOCK hash"，最后返回ShmemInitHash()，让HTAB *类型静态全局变量LockMethodProcLockHash指向哈希表"PROCLOCK hash"。
        接着InitLocks()->hash_create()，在其中调用AllocSetContextCreate()，创建MemoryContext "LOCALLOCK hash"（做个回顾，当前MemoryContext见下面的当前MemoryContext结构图），调用DynaHashAlloc()，在MemoryContext "LOCALLOCK hash"上分配空间，创建哈希表索引"LOCALLOCKhash"（见下面"LOCALLOCK hash"相关结构图），最后返回InitLocks()，让HTAB *类型静态全局变量LockMethodLocalHash指向哈希表"LOCALLOCK hash"。
        相关变量、结构定义和初始化完成后数据结构图在下面。
LOCKTAG结构被定义用于填充16字节。请注意，如果pg要扩大OID，BlockNumber，或TransactionId超过32位，这将需要调整。
       LOCKTAG包含lockmethodid是为了共享内存里一个哈希表能够存储不同lockmemthods的锁。
typedef struct LOCKTAG
{
    uint32      locktag_field1; /*a 32-bit ID field */
    uint32      locktag_field2; /*a 32-bit ID field */
    uint32      locktag_field3; /*a 32-bit ID field */
    uint16      locktag_field4; /*a 16-bit ID field */
    uint8       locktag_type;   /* see enum LockTagType */
    uint8       locktag_lockmethodid;   /* lockmethodindicator */
} LOCKTAG;
 
每个被锁对象的锁信息：
tag：可锁对象的唯一标识符
grantMask：目前授予该对象的所有类型锁的位掩码
/*
 *Per-locked-object lock information:
 *
 * tag -- uniquelyidentifies the object being locked
 * grantMask --bitmask for all lock types currently granted on this object.
 * waitMask --bitmask for all lock types currently awaited on this object.
 * procLocks --list of PROCLOCK objects for this lock.
 * waitProcs --queue of processes waiting for this lock.
 * requested --count of each lock type currently requested on the lock
 *      (includes requests already granted!!).
 * nRequested --total requested locks of all types.
 * granted -- countof each lock type currently granted on the lock.
 * nGranted --total granted locks of all types.
 *
 * Note: thesecounts count 1 for each backend. Internally to a backend,
 * there may bemultiple grabs on a particular lock, but this is not reflected
 * into sharedmemory.
 */
typedef struct LOCK
{
    /* hash key */
    LOCKTAG     tag;            /* unique identifier of lockable object */
 
    /* data */
    LOCKMASK    grantMask;      /* bitmask for lock types already granted */
    LOCKMASK    waitMask;       /* bitmask for lock types awaited */
    SHM_QUEUE   procLocks;      /* list of PROCLOCK objects assoc. with lock */
    PROC_QUEUE  waitProcs;      /* list of PGPROC objects waiting on lock */
    int         requested[MAX_LOCKMODES];       /* counts ofrequested locks */
    int         nRequested;     /* total ofrequested[] array */
    int         granted[MAX_LOCKMODES];/* counts of granted locks */
    int         nGranted;       /* total ofgranted[] array */
} LOCK;
 
        pg可以有多个不同的backend进程在同一个开锁对象上持有或等待锁。pg需要为每个持有者/等待着存储一些信息。这些保存在结构PROCLOCK里。
        PROCLOCKTAG是在proclock哈希表里查找一个PROCLOCK项的关键信息。一个PROCLOCKTAG值唯一的标识一个可锁对象和一个持有者/等待着的组合。（这儿pg能使用指针，因为PROCLOCKTAG仅需要在PROCLOCK的生命周期里唯一，且不会在lock和proc生存期以为）
        为了不同的目的，backend进程可以持有同一个锁：独立于会话锁，backend进程跟踪事务锁。但是，这个在共享内存状态中没有反映出来：pg仅跟踪持有锁的backend进程。这是可以的，因为backend进程不能阻塞自己。
        holdMask字段显示已经授予

上一个：MongoDB学习笔记--CURD操作
下一个：数据库中的-脏读，幻读，不可重复读