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字段显示已经授予的由proclock代表的锁。注意，可能有一个具有0 holdMask的proclock对象，对于任何锁，进程当前正在等待它。负责，holdMask是0的proclock对象在方便的时候被尽快回收。
* releaseMask is workspace for LockReleaseAll(): it showsthe locks due
* to be releasedduring the current call. This must onlybe examined or
* set by thebackend owning the PROCLOCK.
每一个PROCLOCK对象被链接到链表，为了相关LOCK对象和所属PGPROC对象。注意，PROCLOCK对象一被创建就就加入到这些链表，甚至还没有锁lock被授予的时候。等待lock锁被授予的PGPROC进程也会被链接到锁的等待进程（waitProcs）队列。
typedef struct PROCLOCKTAG
{
/* NB: we assume this struct contains no padding! */
LOCK *myLock; /* link to per-lockable-object information */
PGPROC *myProc; /* link to PGPROC of owning backend */
} PROCLOCKTAG;
typedef struct PROCLOCK
{
/* tag */
PROCLOCKTAG tag; /* uniqueidentifier of proclock object */
/* data */
LOCKMASK holdMask; /* bitmask for lock types currently held */
LOCKMASK releaseMask; /* bitmask for lock types to be released */
SHM_QUEUE lockLink; /* list link in LOCK's list of proclocks */
SHM_QUEUE procLink; /* list link in PGPROC's list of proclocks */
} PROCLOCK;
每一个backend进程还维持一个本地哈希表，其记录着目前感兴趣的每一个锁lock的信息。特别的，本地表记录着获得的这些锁的时间。这允许不额外访问共享内存的情况下对同一个锁多请求被执行。为了pg能释放属于某个特别资源属主(ResourceOwner)的锁。pg还跟踪每个资源属主(ResourceOwner)获得的锁数
typedef struct LOCALLOCKTAG
{
LOCKTAG lock; /* identifies the lockable object */
LOCKMODE mode; /* lock mode for this table entry */
} LOCALLOCKTAG;
typedef struct LOCALLOCKOWNER
{
/*
* Note: if owner is NULL then the lock is heldon behalf of the session;
* otherwise it is held on behalf of my currenttransaction.
*
* Must use a forward struct reference to avoidcircularity.
*/
struct ResourceOwnerData *owner;
int64 nLocks; /* # of times held by this owner */
} LOCALLOCKOWNER;
typedef struct LOCALLOCK
{
/* tag */
LOCALLOCKTAG tag; /* uniqueidentifier of locallock entry */
/* data */
LOCK *lock; /* associated LOCK object in shared mem */
PROCLOCK *proclock; /* associated PROCLOCK object in shmem */
uint32 hashcode; /* copy of LOCKTAG's hash value */
int64 nLocks; /* totalnumber of times lock is held */
int numLockOwners; /* # of relevantResourceOwners */
int maxLockOwners; /* allocated size ofarray */
LOCALLOCKOWNER*lockOwners; /* dynamically resizable array */
} LOCALLOCK;
#define LOCALLOCK_LOCKMETHOD(llock)((llock).tag.lock.locktag_lockmethodid)
初始化完LOCK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。图中黄色的索引项就是本节新增加的索引项。其中的"LOCK hash"相关结构内存图、"PROCLOCK hash"相关结构内存图下面分别给出，要不上面的图太大太复杂了。在MemoryContext "PROCLOCK hash"中分配的哈希表"PROCLOCK hash"相关结构内存图和当前pg中的MemoryContext相关实例图也在下边一并给出。
"LOCK hash"相关结构图
"PROCLOCK hash"相关结构图
"LOCALLOCKhash"相关结构图
当前pg中的MemoryContext结构图