PostgreSQL启动过程中的那些事七：初始化共享内存和信号：四 shm

    pg初始化shmem，给其加上索引"ShmemIndex"后，接着就在shmem里初始化xlog。然后依次初始化clog、subtrans、twophase、multixact。安排按clog、subtrans、multixact、twophase的顺序写，把twophase放到multixact之后是因为前面三个用了相同的算法和数据结构，连起来写可以加深印象和归类记忆，本来想把初始化clog、subtrans、multixact放到一篇文章里写，因为篇幅太长还是分开了，看的时候这几篇文章可以结合起来看。

        pg子事务管理器（pg_subtrans manager）是一个类提交事务管理器（pg_clog-like manager，关于clog见《pg启动过程中的那些事七-三》。），为每一个事务存储父事务ID。它是实现嵌套事务的一个基础部分。主事务有一个无效的父事务ID，且每个子事务以其为父事务。这颗事务树能方便的从子事务找到父事务，但不能从父事务找到子事务。子事务只需要为当前打开的事务记住子事务信息。这样没有必要像CLOG那样为进程崩溃或重启数据库保存数据。

        因为不保存因崩溃恢复需要的数据，所以没有和XLOG的交互。在pg数据库启动期间，只要把子事务的当前活跃页置0就可以了。

        上面概述了子事务，下来我们看方法调用流程

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SUBTRANS方法调用流程图

2初始化xlog相关结构

        话说main()->…->PostmasterMain()->…->reset_shared()-> CreateSharedMemoryAndSemaphores()->…-> CLOGShmemInit()，初始化子事务相关数据结构ClogCtlData等，用作内存里管理和缓存子事务日志文件（存放在"data/pg_subtrans"文件夹里的文件）。

        SUBTRANSShmemInit()调用ShmemInitStruct()，在其中调用hash_search()在哈希表索引"ShmemIndex"中查找"SUBTRANSCtl"，如果没有，就在shmemIndex中给" SUBTRANS Ctl "分一个HashElement和ShmemIndexEnt（entry），在其中的Entry中写上"SUBTRANS Ctl"。返回ShmemInitStruct()，再调用ShmemAlloc()在共享内存上给"SUBTRANS Ctl"相关结构（见下面“subtrans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SUBTRANSShmemInit()，让SlruCtlData *类型全局变量SubTransCtl指向SlruCtlData 类型静态全局变量SubTransCtlData，SubTransCtlData的起始地址就是在shmem里给" SUBTRANS Ctl"相关结构分配的内存起始地址，设置其中SubTransCtlData结构类型的成员值。相关变量、结构定义和初始化完成后数据结构图在下面。

#define SubTransCtl (&SubTransCtlData)

static SlruCtlData SubTransCtlData;

typedef struct SlruCtlData

{

    SlruShared  shared;

    /*

     * This flag tells whether to fsync writes(true for pg_clog, false for

     * pg_subtrans).

     */

    bool        do_fsync;

    /*

     * Decide which of two page numbers is"older" for truncation purposes. We

     * need to use comparison of TransactionIdshere in order to do the right

     * thing with wraparound XID arithmetic.

     */

    bool        (*PagePrecedes)(int, int);

    /*

     * Dir is set during SimpleLruInit and does notchange thereafter. Since

     * it's always the same, it doesn't need to bein shared memory.

     */

    char        Dir[64];

} SlruCtlData;

typedef SlruCtlData *SlruCtl;

/*

 * Shared-memorystate

 */

typedef struct SlruSharedData

{

    LWLockId    ControlLock;

    /* Number of buffers managed by this SLRU structure */

    int         num_slots;

    /*

     * Arrays holding info for each buffer slot.  Page number is undefined

     * when status is EMPTY, as is page_lru_count.

     */

    char      **page_buffer;

    SlruPageStatus*page_status;

    bool       *page_dirty;

    int        *page_number;

    int        *page_lru_count;

    LWLockId   *buffer_locks;

    /*

     * Optional array of WAL flush LSNs associatedwith entries in the SLRU

     * pages. If not zero/NULL, we must flush WAL before writing pages (true

     * for pg_clog, false for multixact,pg_subtrans, pg_notify).  group_lsn[]

     * has lsn_groups_per_page entries per bufferslot, each containing the

     * highest LSN known for a contiguous group ofSLRU entries on that slot's

     * page.

     */

    XLogRecPtr *group_lsn;

    int         lsn_groups_per_page;

    /*----------

     * We mark a page "most recentlyused" by setting

     *      page_lru_count[slotno]= ++cur_lru_count;

     * The oldest page is therefore the one withthe highest value of

     *      cur_lru_count- page_lru_count[slotno]

     * The counts will eventually wrap around, butthis calculation still

     * works as long as no page's age exceedsINT_MAX counts.

     *----------

*/

    int         cur_lru_count;

    /*

     * latest_page_number is the page number of thecurrent end of the log;

     * this is not critical data, since we use itonly to avoid swapping out

     * the latest page.

     */

    int         latest_page_number;

} SlruSharedData;

typedef SlruSharedData *SlruShared;

下面看看初始化完" SUBTRANS Ctl"相关结构后在内存中的结构图

初始化完SUBTRANS相关结构的内存结构图

       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。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。其中的"SUBTRANSCtl"即clog的相关结构图下面分别给出，要不上面的图太大太复杂了。

SUBTRANS相关结构图