Postgresql源码（90）共享内存申请CreateSharedMemoryAndSemaphores

Postgresql启动后申请两段内存，在启动时会判断系统支持情况，默认是使用mmap申请共享内存。

• mmap申请匿名内存块，直接继承给子进程使用，头部放PGShmemHeader结构记录使用情况。
  • 《Linux内存映射函数mmap与匿名内存块》
• ipc的共享内存，只申请PGSharedMemoryCreate大小。
  • 《Linux共享内存与子进程继承》

Postgresql的共享内存在9.2以后就是使用mmap申请的了，在少数情况下使用ipc的共享内存。

下面在CreateSharedMemoryAndSemaphores中初始化的数据结构，都是在父进程中初始化好，直接继承给子进程使用的。

mmap内存块使用情况：

0x2aaaaac00000[mmap] -----------------------          <-- ShmemSegHdr / ShmemBase
	                   PGShmemHeader
	                     int32    magic;
	                     pid_t    creatorPID;
	                     Size     totalsize;
	                     Size     freeoffset;
	                     dsm_handle  dsm_control;
	                     void     *index;
freeoffset=56     -> - - - - - - - - - - - -		      <-- sharedSemas（信号量：一个进程一个sem_t）
	                   PGSemaphoreData(128B)      
	                   PGSemaphoreData
	                   ...(2035+5)
	                   PGSemaphoreData
freeoffset=261176 -> - - - - - - - - - - - -          <-- ShmemLock（spinlock：一个slock_t）
                     slock_t(1B)                          （后面可以使用ShmemAlloc）
                     （只用1B但按8B对齐）                    （前面没锁只能用ShmemAllocUnlocked）
freeoffset=261184    - - - - - - - - - - - -          <-- ShmemVariableCache（关键全局计数器）
                     VariableCache
freeoffset=261376    - - - - - - - - - - - -          
	                   LWLOCK
	                   ...
freeoffset=288256	   - - - - - - - - - - - -          <-- ShmemIndex(key:48B/val:ShmemIndexEnt)
                     ShmemInitHash("ShmemIndex")          （共享内存索引哈希表）
                                                          （哈希表初始化好了，后面用ShmemInitStruct申请共享内存）
                                                          （前面使用ShmemAlloc申请）
                                                          （后面使用ShmemInitStruct调用ShmemAlloc申请）
freeoffset=298880    - - - - - - - - - - - -          <-- XLogCtl（XLOG和写BUFFER）
                     XLogCtlData
                     ...
freeoffset=4507136   - - - - - - - - - - - -          <-- ControlFile（控制文件）
                     ControlFileData
freeoffset=4507520   - - - - - - - - - - - -          <-- SharedStats
                     XLogPrefetchStats
freeoffset=4507648   - - - - - - - - - - - -
                     ...
                     ...
                     ...
                     ...
                     ...
	                   
0x2aaabea00000       ----------------------- [mmap]   <-- ShmemEnd
	                   ...

IPC的共享内存：

在当前例子中，IPC的共享内存只申请了一个PGShmemHeader的空间，没有其他空间可以使用。
0x7fc90a686000       ----------------------- [shmget] <-- InternalIpcMemoryCreate / UsedShmemSegAddr
	                        PGShmemHeader
	                 -----------------------

其中

• freeoffset：在PGShmemHeader结构中记录空闲起始位置
• ShmemLock
  • 这个步骤会申请一把spinlock
  • 在这个步骤前，只能使用ShmemAllocUnlocked无锁申请共享内存
  • 在这个步骤后，使用ShmemAlloc申请共享内存
• ShmemIndex
  • 这个步骤会创建哈希表，key是48B的字符串，val就是共享内存的位置，相当于索引表。
  • 在这个步骤前，直接使用ShmemAlloc申请共享内存，调整freeoffset位置
  • 在这个步骤后，使用ShmemInitStruct申请共享内存，先在哈希表中创建一个索引条目，在使用ShmemAlloc调整freeoffset位置。