Quelle  clog.c   Sprache: C

/*-------------------------------------------------------------------------
 *
 * clog.c
 *  PostgreSQL transaction-commit-log manager
 *
 * This module stores two bits per transaction regarding its commit/abort
 * status; the status for four transactions fit in a byte.
 *
 * This would be a pretty simple abstraction on top of slru.c, except that
 * for performance reasons we allow multiple transactions that are
 * committing concurrently to form a queue, so that a single process can
 * update the status for all of them within a single lock acquisition run.
 *
 * XLOG interactions: this module generates an XLOG record whenever a new
 * CLOG page is initialized to zeroes.  Other writes of CLOG come from
 * recording of transaction commit or abort in xact.c, which generates its
 * own XLOG records for these events and will re-perform the status update
 * on redo; so we need make no additional XLOG entry here.  For synchronous
 * transaction commits, the XLOG is guaranteed flushed through the XLOG commit
 * record before we are called to log a commit, so the WAL rule "write xlog
 * before data" is satisfied automatically.  However, for async commits we
 * must track the latest LSN affecting each CLOG page, so that we can flush
 * XLOG that far and satisfy the WAL rule.  We don't have to worry about this
 * for aborts (whether sync or async), since the post-crash assumption would
 * be that such transactions failed anyway.
 *
 * Portions Copyright (c) 1996-2025, PostgreSQL Global Development Group
 * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
 *
 * src/backend/access/transam/clog.c
 *
 *-------------------------------------------------------------------------
 */
#include "postgres.h"

#include "access/clog.h"
#include "access/slru.h"
#include "access/transam.h"
#include "access/xlog.h"
#include "access/xloginsert.h"
#include "access/xlogutils.h"
#include "miscadmin.h"
#include "pg_trace.h"
#include "pgstat.h"
#include "storage/proc.h"
#include "storage/sync.h"
#include "utils/guc_hooks.h"

/*
 * Defines for CLOG page sizes.  A page is the same BLCKSZ as is used
 * everywhere else in Postgres.
 *
 * Note: because TransactionIds are 32 bits and wrap around at 0xFFFFFFFF,
 * CLOG page numbering also wraps around at 0xFFFFFFFF/CLOG_XACTS_PER_PAGE,
 * and CLOG segment numbering at
 * 0xFFFFFFFF/CLOG_XACTS_PER_PAGE/SLRU_PAGES_PER_SEGMENT.  We need take no
 * explicit notice of that fact in this module, except when comparing segment
 * and page numbers in TruncateCLOG (see CLOGPagePrecedes).
 */

/* We need two bits per xact, so four xacts fit in a byte */
#define CLOG_BITS_PER_XACT 2
#define CLOG_XACTS_PER_BYTE 4
#define CLOG_XACTS_PER_PAGE (BLCKSZ * CLOG_XACTS_PER_BYTE)
#define CLOG_XACT_BITMASK ((1 << CLOG_BITS_PER_XACT) - 1)

/*
 * Because space used in CLOG by each transaction is so small, we place a
 * smaller limit on the number of CLOG buffers than SLRU allows.  No other
 * SLRU needs this.
 */
#define CLOG_MAX_ALLOWED_BUFFERS \
 Min(SLRU_MAX_ALLOWED_BUFFERS, \
  (((MaxTransactionId / 2) + (CLOG_XACTS_PER_PAGE - 1)) / CLOG_XACTS_PER_PAGE))


/*
 * Although we return an int64 the actual value can't currently exceed
 * 0xFFFFFFFF/CLOG_XACTS_PER_PAGE.
 */
static inline int64
TransactionIdToPage(TransactionId xid)
{
 return xid / (int64) CLOG_XACTS_PER_PAGE;
}

#define TransactionIdToPgIndex(xid) ((xid) % (TransactionId) CLOG_XACTS_PER_PAGE)
#define TransactionIdToByte(xid) (TransactionIdToPgIndex(xid) / CLOG_XACTS_PER_BYTE)
#define TransactionIdToBIndex(xid) ((xid) % (TransactionId) CLOG_XACTS_PER_BYTE)

/* We store the latest async LSN for each group of transactions */
#define CLOG_XACTS_PER_LSN_GROUP 32 /* keep this a power of 2 */
#define CLOG_LSNS_PER_PAGE (CLOG_XACTS_PER_PAGE / CLOG_XACTS_PER_LSN_GROUP)

#define GetLSNIndex(slotno, xid) ((slotno) * CLOG_LSNS_PER_PAGE + \
 ((xid) % (TransactionId) CLOG_XACTS_PER_PAGE) / CLOG_XACTS_PER_LSN_GROUP)

/*
 * The number of subtransactions below which we consider to apply clog group
 * update optimization.  Testing reveals that the number higher than this can
 * hurt performance.
 */
#define THRESHOLD_SUBTRANS_CLOG_OPT 5

/*
 * Link to shared-memory data structures for CLOG control
 */
static SlruCtlData XactCtlData;

#define XactCtl (&XactCtlData)


static int ZeroCLOGPage(int64 pageno, bool writeXlog);
static bool CLOGPagePrecedes(int64 page1, int64 page2);
static void WriteZeroPageXlogRec(int64 pageno);
static void WriteTruncateXlogRec(int64 pageno, TransactionId oldestXact,
         Oid oldestXactDb);
static void TransactionIdSetPageStatus(TransactionId xid, int nsubxids,
            TransactionId *subxids, XidStatus status,
            XLogRecPtr lsn, int64 pageno,
            bool all_xact_same_page);
static void TransactionIdSetStatusBit(TransactionId xid, XidStatus status,
           XLogRecPtr lsn, int slotno);
static void set_status_by_pages(int nsubxids, TransactionId *subxids,
        XidStatus status, XLogRecPtr lsn);
static bool TransactionGroupUpdateXidStatus(TransactionId xid,
           XidStatus status, XLogRecPtr lsn, int64 pageno);
static void TransactionIdSetPageStatusInternal(TransactionId xid, int nsubxids,
              TransactionId *subxids, XidStatus status,
              XLogRecPtr lsn, int64 pageno);


/*
 * TransactionIdSetTreeStatus
 *
 * Record the final state of transaction entries in the commit log for
 * a transaction and its subtransaction tree. Take care to ensure this is
 * efficient, and as atomic as possible.
 *
 * xid is a single xid to set status for. This will typically be
 * the top level transactionid for a top level commit or abort. It can
 * also be a subtransaction when we record transaction aborts.
 *
 * subxids is an array of xids of length nsubxids, representing subtransactions
 * in the tree of xid. In various cases nsubxids may be zero.
 *
 * lsn must be the WAL location of the commit record when recording an async
 * commit.  For a synchronous commit it can be InvalidXLogRecPtr, since the
 * caller guarantees the commit record is already flushed in that case.  It
 * should be InvalidXLogRecPtr for abort cases, too.
 *
 * In the commit case, atomicity is limited by whether all the subxids are in
 * the same CLOG page as xid.  If they all are, then the lock will be grabbed
 * only once, and the status will be set to committed directly.  Otherwise
 * we must
 *  1. set sub-committed all subxids that are not on the same page as the
 *  main xid
 *  2. atomically set committed the main xid and the subxids on the same page
 *  3. go over the first bunch again and set them committed
 * Note that as far as concurrent checkers are concerned, main transaction
 * commit as a whole is still atomic.
 *
 * Example:
 *  TransactionId t commits and has subxids t1, t2, t3, t4
 *  t is on page p1, t1 is also on p1, t2 and t3 are on p2, t4 is on p3
 *  1. update pages2-3:
 *     page2: set t2,t3 as sub-committed
 *     page3: set t4 as sub-committed
 *  2. update page1:
 *     page1: set t,t1 as committed
 *  3. update pages2-3:
 *     page2: set t2,t3 as committed
 *     page3: set t4 as committed
 *
 * NB: this is a low-level routine and is NOT the preferred entry point
 * for most uses; functions in transam.c are the intended callers.
 *
 * XXX Think about issuing POSIX_FADV_WILLNEED on pages that we will need,
 * but aren't yet in cache, as well as hinting pages not to fall out of
 * cache yet.
 */
void
TransactionIdSetTreeStatus(TransactionId xid, int nsubxids,
         TransactionId *subxids, XidStatus status, XLogRecPtr lsn)
{
 int64  pageno = TransactionIdToPage(xid); /* get page of parent */
 int   i;

 Assert(status == TRANSACTION_STATUS_COMMITTED ||
     status == TRANSACTION_STATUS_ABORTED);

 /*
  * See how many subxids, if any, are on the same page as the parent, if
  * any.
  */
 for (i = 0; i < nsubxids; i++)
 {
  if (TransactionIdToPage(subxids[i]) != pageno)
   break;
 }

 /*
  * Do all items fit on a single page?
  */
 if (i == nsubxids)
 {
  /*
   * Set the parent and all subtransactions in a single call
   */
  TransactionIdSetPageStatus(xid, nsubxids, subxids, status, lsn,
           pageno, true);
 }
 else
 {
  int   nsubxids_on_first_page = i;

  /*
   * If this is a commit then we care about doing this correctly (i.e.
   * using the subcommitted intermediate status).  By here, we know
   * we're updating more than one page of clog, so we must mark entries
   * that are *not* on the first page so that they show as subcommitted
   * before we then return to update the status to fully committed.
   *
   * To avoid touching the first page twice, skip marking subcommitted
   * for the subxids on that first page.
   */
  if (status == TRANSACTION_STATUS_COMMITTED)
   set_status_by_pages(nsubxids - nsubxids_on_first_page,
        subxids + nsubxids_on_first_page,
        TRANSACTION_STATUS_SUB_COMMITTED, lsn);

  /*
   * Now set the parent and subtransactions on same page as the parent,
   * if any
   */
  pageno = TransactionIdToPage(xid);
  TransactionIdSetPageStatus(xid, nsubxids_on_first_page, subxids, status,
           lsn, pageno, false);

  /*
   * Now work through the rest of the subxids one clog page at a time,
   * starting from the second page onwards, like we did above.
   */
  set_status_by_pages(nsubxids - nsubxids_on_first_page,
       subxids + nsubxids_on_first_page,
       status, lsn);
 }
}

/*
 * Helper for TransactionIdSetTreeStatus: set the status for a bunch of
 * transactions, chunking in the separate CLOG pages involved. We never
 * pass the whole transaction tree to this function, only subtransactions
 * that are on different pages to the top level transaction id.
 */
static void
set_status_by_pages(int nsubxids, TransactionId *subxids,
     XidStatus status, XLogRecPtr lsn)
{
 int64  pageno = TransactionIdToPage(subxids[0]);
 int   offset = 0;
 int   i = 0;

 Assert(nsubxids > 0);  /* else the pageno fetch above is unsafe */

 while (i < nsubxids)
 {
  int   num_on_page = 0;
  int64  nextpageno;

  do
  {
   nextpageno = TransactionIdToPage(subxids[i]);
   if (nextpageno != pageno)
    break;
   num_on_page++;
   i++;
  } while (i < nsubxids);

  TransactionIdSetPageStatus(InvalidTransactionId,
           num_on_page, subxids + offset,
           status, lsn, pageno, false);
  offset = i;
  pageno = nextpageno;
 }
}

/*
 * Record the final state of transaction entries in the commit log for all
 * entries on a single page.  Atomic only on this page.
 */
static void
TransactionIdSetPageStatus(TransactionId xid, int nsubxids,
         TransactionId *subxids, XidStatus status,
         XLogRecPtr lsn, int64 pageno,
         bool all_xact_same_page)
{
 LWLock    *lock;

 /* Can't use group update when PGPROC overflows. */
 StaticAssertDecl(THRESHOLD_SUBTRANS_CLOG_OPT <= PGPROC_MAX_CACHED_SUBXIDS,
      "group clog threshold less than PGPROC cached subxids");

 /* Get the SLRU bank lock for the page we are going to access. */
 lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno);

 /*
  * When there is contention on the SLRU bank lock we need, we try to group
  * multiple updates; a single leader process will perform transaction
  * status updates for multiple backends so that the number of times the
  * bank lock needs to be acquired is reduced.
  *
  * For this optimization to be safe, the XID and subxids in MyProc must be
  * the same as the ones for which we're setting the status.  Check that
  * this is the case.
  *
  * For this optimization to be efficient, we shouldn't have too many
  * sub-XIDs and all of the XIDs for which we're adjusting clog should be
  * on the same page.  Check those conditions, too.
  */
 if (all_xact_same_page && xid == MyProc->xid &&
  nsubxids <= THRESHOLD_SUBTRANS_CLOG_OPT &&
  nsubxids == MyProc->subxidStatus.count &&
  (nsubxids == 0 ||
   memcmp(subxids, MyProc->subxids.xids,
    nsubxids * sizeof(TransactionId)) == 0))
 {
  /*
   * If we can immediately acquire the lock, we update the status of our
   * own XID and release the lock.  If not, try use group XID update. If
   * that doesn't work out, fall back to waiting for the lock to perform
   * an update for this transaction only.
   */
  if (LWLockConditionalAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE))
  {
   /* Got the lock without waiting!  Do the update. */
   TransactionIdSetPageStatusInternal(xid, nsubxids, subxids, status,
              lsn, pageno);
   LWLockRelease(lock);
   return;
  }
  else if (TransactionGroupUpdateXidStatus(xid, status, lsn, pageno))
  {
   /* Group update mechanism has done the work. */
   return;
  }

  /* Fall through only if update isn't done yet. */
 }

 /* Group update not applicable, or couldn't accept this page number. */
 LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);
 TransactionIdSetPageStatusInternal(xid, nsubxids, subxids, status,
            lsn, pageno);
 LWLockRelease(lock);
}

/*
 * Record the final state of transaction entry in the commit log
 *
 * We don't do any locking here; caller must handle that.
 */
static void
TransactionIdSetPageStatusInternal(TransactionId xid, int nsubxids,
           TransactionId *subxids, XidStatus status,
           XLogRecPtr lsn, int64 pageno)
{
 int   slotno;
 int   i;

 Assert(status == TRANSACTION_STATUS_COMMITTED ||
     status == TRANSACTION_STATUS_ABORTED ||
     (status == TRANSACTION_STATUS_SUB_COMMITTED && !TransactionIdIsValid(xid)));
 Assert(LWLockHeldByMeInMode(SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno),
        LW_EXCLUSIVE));

 /*
  * If we're doing an async commit (ie, lsn is valid), then we must wait
  * for any active write on the page slot to complete.  Otherwise our
  * update could reach disk in that write, which will not do since we
  * mustn't let it reach disk until we've done the appropriate WAL flush.
  * But when lsn is invalid, it's OK to scribble on a page while it is
  * write-busy, since we don't care if the update reaches disk sooner than
  * we think.
  */
 slotno = SimpleLruReadPage(XactCtl, pageno, XLogRecPtrIsInvalid(lsn), xid);

 /*
  * Set the main transaction id, if any.
  *
  * If we update more than one xid on this page while it is being written
  * out, we might find that some of the bits go to disk and others don't.
  * If we are updating commits on the page with the top-level xid that
  * could break atomicity, so we subcommit the subxids first before we mark
  * the top-level commit.
  */
 if (TransactionIdIsValid(xid))
 {
  /* Subtransactions first, if needed ... */
  if (status == TRANSACTION_STATUS_COMMITTED)
  {
   for (i = 0; i < nsubxids; i++)
   {
    Assert(XactCtl->shared->page_number[slotno] == TransactionIdToPage(subxids[i]));
    TransactionIdSetStatusBit(subxids[i],
            TRANSACTION_STATUS_SUB_COMMITTED,
            lsn, slotno);
   }
  }

  /* ... then the main transaction */
  TransactionIdSetStatusBit(xid, status, lsn, slotno);
 }

 /* Set the subtransactions */
 for (i = 0; i < nsubxids; i++)
 {
  Assert(XactCtl->shared->page_number[slotno] == TransactionIdToPage(subxids[i]));
  TransactionIdSetStatusBit(subxids[i], status, lsn, slotno);
 }

 XactCtl->shared->page_dirty[slotno] = true;
}

/*
 * Subroutine for TransactionIdSetPageStatus, q.v.
 *
 * When we cannot immediately acquire the SLRU bank lock in exclusive mode at
 * commit time, add ourselves to a list of processes that need their XIDs
 * status update.  The first process to add itself to the list will acquire
 * the lock in exclusive mode and set transaction status as required on behalf
 * of all group members.  This avoids a great deal of contention when many
 * processes are trying to commit at once, since the lock need not be
 * repeatedly handed off from one committing process to the next.
 *
 * Returns true when transaction status has been updated in clog; returns
 * false if we decided against applying the optimization because the page
 * number we need to update differs from those processes already waiting.
 */
static bool
TransactionGroupUpdateXidStatus(TransactionId xid, XidStatus status,
        XLogRecPtr lsn, int64 pageno)
{
 volatile PROC_HDR *procglobal = ProcGlobal;
 PGPROC    *proc = MyProc;
 uint32  nextidx;
 uint32  wakeidx;
 int64  prevpageno;
 LWLock    *prevlock = NULL;

 /* We should definitely have an XID whose status needs to be updated. */
 Assert(TransactionIdIsValid(xid));

 /*
  * Prepare to add ourselves to the list of processes needing a group XID
  * status update.
  */
 proc->clogGroupMember = true;
 proc->clogGroupMemberXid = xid;
 proc->clogGroupMemberXidStatus = status;
 proc->clogGroupMemberPage = pageno;
 proc->clogGroupMemberLsn = lsn;

 /*
  * We put ourselves in the queue by writing MyProcNumber to
  * ProcGlobal->clogGroupFirst.  However, if there's already a process
  * listed there, we compare our pageno with that of that process; if it
  * differs, we cannot participate in the group, so we return for caller to
  * update pg_xact in the normal way.
  *
  * If we're not the first process in the list, we must follow the leader.
  * We do this by storing the data we want updated in our PGPROC entry
  * where the leader can find it, then going to sleep.
  *
  * If no process is already in the list, we're the leader; our first step
  * is to lock the SLRU bank to which our page belongs, then we close out
  * the group by resetting the list pointer from ProcGlobal->clogGroupFirst
  * (this lets other processes set up other groups later); finally we do
  * the SLRU updates, release the SLRU bank lock, and wake up the sleeping
  * processes.
  *
  * If another group starts to update a page in a different SLRU bank, they
  * can proceed concurrently, since the bank lock they're going to use is
  * different from ours.  If another group starts to update a page in the
  * same bank as ours, they wait until we release the lock.
  */
 nextidx = pg_atomic_read_u32(&procglobal->clogGroupFirst);

 while (true)
 {
  /*
   * Add the proc to list, if the clog page where we need to update the
   * current transaction status is same as group leader's clog page.
   *
   * There is a race condition here, which is that after doing the below
   * check and before adding this proc's clog update to a group, the
   * group leader might have already finished the group update for this
   * page and becomes group leader of another group, updating a
   * different page.  This will lead to a situation where a single group
   * can have different clog page updates.  This isn't likely and will
   * still work, just less efficiently -- we handle this case by
   * switching to a different bank lock in the loop below.
   */
  if (nextidx != INVALID_PROC_NUMBER &&
   GetPGProcByNumber(nextidx)->clogGroupMemberPage != proc->clogGroupMemberPage)
  {
   /*
    * Ensure that this proc is not a member of any clog group that
    * needs an XID status update.
    */
   proc->clogGroupMember = false;
   pg_atomic_write_u32(&proc->clogGroupNext, INVALID_PROC_NUMBER);
   return false;
  }

  pg_atomic_write_u32(&proc->clogGroupNext, nextidx);

  if (pg_atomic_compare_exchange_u32(&procglobal->clogGroupFirst,
             &nextidx,
             (uint32) MyProcNumber))
   break;
 }

 /*
  * If the list was not empty, the leader will update the status of our
  * XID. It is impossible to have followers without a leader because the
  * first process that has added itself to the list will always have
  * nextidx as INVALID_PROC_NUMBER.
  */
 if (nextidx != INVALID_PROC_NUMBER)
 {
  int   extraWaits = 0;

  /* Sleep until the leader updates our XID status. */
  pgstat_report_wait_start(WAIT_EVENT_XACT_GROUP_UPDATE);
  for (;;)
  {
   /* acts as a read barrier */
   PGSemaphoreLock(proc->sem);
   if (!proc->clogGroupMember)
    break;
   extraWaits++;
  }
  pgstat_report_wait_end();

  Assert(pg_atomic_read_u32(&proc->clogGroupNext) == INVALID_PROC_NUMBER);

  /* Fix semaphore count for any absorbed wakeups */
  while (extraWaits-- > 0)
   PGSemaphoreUnlock(proc->sem);
  return true;
 }

 /*
  * By here, we know we're the leader process.  Acquire the SLRU bank lock
  * that corresponds to the page we originally wanted to modify.
  */
 prevpageno = proc->clogGroupMemberPage;
 prevlock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, prevpageno);
 LWLockAcquire(prevlock, LW_EXCLUSIVE);

 /*
  * Now that we've got the lock, clear the list of processes waiting for
  * group XID status update, saving a pointer to the head of the list.
  * (Trying to pop elements one at a time could lead to an ABA problem.)
  *
  * At this point, any processes trying to do this would create a separate
  * group.
  */
 nextidx = pg_atomic_exchange_u32(&procglobal->clogGroupFirst,
          INVALID_PROC_NUMBER);

 /* Remember head of list so we can perform wakeups after dropping lock. */
 wakeidx = nextidx;

 /* Walk the list and update the status of all XIDs. */
 while (nextidx != INVALID_PROC_NUMBER)
 {
  PGPROC    *nextproc = &ProcGlobal->allProcs[nextidx];
  int64  thispageno = nextproc->clogGroupMemberPage;

  /*
   * If the page to update belongs to a different bank than the previous
   * one, exchange bank lock to the new one.  This should be quite rare,
   * as described above.
   *
   * (We could try to optimize this by waking up the processes for which
   * we have already updated the status while we exchange the lock, but
   * the code doesn't do that at present.  I think it'd require
   * additional bookkeeping, making the common path slower in order to
   * improve an infrequent case.)
   */
  if (thispageno != prevpageno)
  {
   LWLock    *lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, thispageno);

   if (prevlock != lock)
   {
    LWLockRelease(prevlock);
    LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);
   }
   prevlock = lock;
   prevpageno = thispageno;
  }

  /*
   * Transactions with more than THRESHOLD_SUBTRANS_CLOG_OPT sub-XIDs
   * should not use group XID status update mechanism.
   */
  Assert(nextproc->subxidStatus.count <= THRESHOLD_SUBTRANS_CLOG_OPT);

  TransactionIdSetPageStatusInternal(nextproc->clogGroupMemberXid,
             nextproc->subxidStatus.count,
             nextproc->subxids.xids,
             nextproc->clogGroupMemberXidStatus,
             nextproc->clogGroupMemberLsn,
             nextproc->clogGroupMemberPage);

  /* Move to next proc in list. */
  nextidx = pg_atomic_read_u32(&nextproc->clogGroupNext);
 }

 /* We're done with the lock now. */
 if (prevlock != NULL)
  LWLockRelease(prevlock);

 /*
  * Now that we've released the lock, go back and wake everybody up.  We
  * don't do this under the lock so as to keep lock hold times to a
  * minimum.
  *
  * (Perhaps we could do this in two passes, the first setting
  * clogGroupNext to invalid while saving the semaphores to an array, then
  * a single write barrier, then another pass unlocking the semaphores.)
  */
 while (wakeidx != INVALID_PROC_NUMBER)
 {
  PGPROC    *wakeproc = &ProcGlobal->allProcs[wakeidx];

  wakeidx = pg_atomic_read_u32(&wakeproc->clogGroupNext);
  pg_atomic_write_u32(&wakeproc->clogGroupNext, INVALID_PROC_NUMBER);

  /* ensure all previous writes are visible before follower continues. */
  pg_write_barrier();

  wakeproc->clogGroupMember = false;

  if (wakeproc != MyProc)
   PGSemaphoreUnlock(wakeproc->sem);
 }

 return true;
}

/*
 * Sets the commit status of a single transaction.
 *
 * Caller must hold the corresponding SLRU bank lock, will be held at exit.
 */
static void
TransactionIdSetStatusBit(TransactionId xid, XidStatus status, XLogRecPtr lsn, int slotno)
{
 int   byteno = TransactionIdToByte(xid);
 int   bshift = TransactionIdToBIndex(xid) * CLOG_BITS_PER_XACT;
 char    *byteptr;
 char  byteval;
 char  curval;

 Assert(XactCtl->shared->page_number[slotno] == TransactionIdToPage(xid));
 Assert(LWLockHeldByMeInMode(SimpleLruGetBankLock(XactCtl,
              XactCtl->shared->page_number[slotno]),
        LW_EXCLUSIVE));

 byteptr = XactCtl->shared->page_buffer[slotno] + byteno;
 curval = (*byteptr >> bshift) & CLOG_XACT_BITMASK;

 /*
  * When replaying transactions during recovery we still need to perform
  * the two phases of subcommit and then commit. However, some transactions
  * are already correctly marked, so we just treat those as a no-op which
  * allows us to keep the following Assert as restrictive as possible.
  */
 if (InRecovery && status == TRANSACTION_STATUS_SUB_COMMITTED &&
  curval == TRANSACTION_STATUS_COMMITTED)
  return;

 /*
  * Current state change should be from 0 or subcommitted to target state
  * or we should already be there when replaying changes during recovery.
  */
 Assert(curval == 0 ||
     (curval == TRANSACTION_STATUS_SUB_COMMITTED &&
   status != TRANSACTION_STATUS_IN_PROGRESS) ||
     curval == status);

 /* note this assumes exclusive access to the clog page */
 byteval = *byteptr;
 byteval &= ~(((1 << CLOG_BITS_PER_XACT) - 1) << bshift);
 byteval |= (status << bshift);
 *byteptr = byteval;

 /*
  * Update the group LSN if the transaction completion LSN is higher.
  *
  * Note: lsn will be invalid when supplied during InRecovery processing,
  * so we don't need to do anything special to avoid LSN updates during
  * recovery. After recovery completes the next clog change will set the
  * LSN correctly.
  */
 if (!XLogRecPtrIsInvalid(lsn))
 {
  int   lsnindex = GetLSNIndex(slotno, xid);

  if (XactCtl->shared->group_lsn[lsnindex] < lsn)
   XactCtl->shared->group_lsn[lsnindex] = lsn;
 }
}

/*
 * Interrogate the state of a transaction in the commit log.
 *
 * Aside from the actual commit status, this function returns (into *lsn)
 * an LSN that is late enough to be able to guarantee that if we flush up to
 * that LSN then we will have flushed the transaction's commit record to disk.
 * The result is not necessarily the exact LSN of the transaction's commit
 * record! For example, for long-past transactions (those whose clog pages
 * already migrated to disk), we'll return InvalidXLogRecPtr.  Also, because
 * we group transactions on the same clog page to conserve storage, we might
 * return the LSN of a later transaction that falls into the same group.
 *
 * NB: this is a low-level routine and is NOT the preferred entry point
 * for most uses; TransactionLogFetch() in transam.c is the intended caller.
 */
XidStatus
TransactionIdGetStatus(TransactionId xid, XLogRecPtr *lsn)
{
 int64  pageno = TransactionIdToPage(xid);
 int   byteno = TransactionIdToByte(xid);
 int   bshift = TransactionIdToBIndex(xid) * CLOG_BITS_PER_XACT;
 int   slotno;
 int   lsnindex;
 char    *byteptr;
 XidStatus status;

 /* lock is acquired by SimpleLruReadPage_ReadOnly */

 slotno = SimpleLruReadPage_ReadOnly(XactCtl, pageno, xid);
 byteptr = XactCtl->shared->page_buffer[slotno] + byteno;

 status = (*byteptr >> bshift) & CLOG_XACT_BITMASK;

 lsnindex = GetLSNIndex(slotno, xid);
 *lsn = XactCtl->shared->group_lsn[lsnindex];

 LWLockRelease(SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno));

 return status;
}

/*
 * Number of shared CLOG buffers.
 *
 * If asked to autotune, use 2MB for every 1GB of shared buffers, up to 8MB.
 * Otherwise just cap the configured amount to be between 16 and the maximum
 * allowed.
 */
static int
CLOGShmemBuffers(void)
{
 /* auto-tune based on shared buffers */
 if (transaction_buffers == 0)
  return SimpleLruAutotuneBuffers(512, 1024);

 return Min(Max(16, transaction_buffers), CLOG_MAX_ALLOWED_BUFFERS);
}

/*
 * Initialization of shared memory for CLOG
 */
Size
CLOGShmemSize(void)
{
 return SimpleLruShmemSize(CLOGShmemBuffers(), CLOG_LSNS_PER_PAGE);
}

void
CLOGShmemInit(void)
{
 /* If auto-tuning is requested, now is the time to do it */
 if (transaction_buffers == 0)
 {
  char  buf[32];

  snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", CLOGShmemBuffers());
  SetConfigOption("transaction_buffers", buf, PGC_POSTMASTER,
      PGC_S_DYNAMIC_DEFAULT);

  /*
   * We prefer to report this value's source as PGC_S_DYNAMIC_DEFAULT.
   * However, if the DBA explicitly set transaction_buffers = 0 in the
   * config file, then PGC_S_DYNAMIC_DEFAULT will fail to override that
   * and we must force the matter with PGC_S_OVERRIDE.
   */
  if (transaction_buffers == 0) /* failed to apply it? */
   SetConfigOption("transaction_buffers", buf, PGC_POSTMASTER,
       PGC_S_OVERRIDE);
 }
 Assert(transaction_buffers != 0);

 XactCtl->PagePrecedes = CLOGPagePrecedes;
 SimpleLruInit(XactCtl, "transaction", CLOGShmemBuffers(), CLOG_LSNS_PER_PAGE,
      "pg_xact", LWTRANCHE_XACT_BUFFER,
      LWTRANCHE_XACT_SLRU, SYNC_HANDLER_CLOG, false);
 SlruPagePrecedesUnitTests(XactCtl, CLOG_XACTS_PER_PAGE);
}

/*
 * GUC check_hook for transaction_buffers
 */
bool
check_transaction_buffers(int *newval, void **extra, GucSource source)
{
 return check_slru_buffers("transaction_buffers", newval);
}

/*
 * This func must be called ONCE on system install.  It creates
 * the initial CLOG segment.  (The CLOG directory is assumed to
 * have been created by initdb, and CLOGShmemInit must have been
 * called already.)
 */
void
BootStrapCLOG(void)
{
 int   slotno;
 LWLock    *lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, 0);

 LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);

 /* Create and zero the first page of the commit log */
 slotno = ZeroCLOGPage(0, false);

 /* Make sure it's written out */
 SimpleLruWritePage(XactCtl, slotno);
 Assert(!XactCtl->shared->page_dirty[slotno]);

 LWLockRelease(lock);
}

/*
 * Initialize (or reinitialize) a page of CLOG to zeroes.
 * If writeXlog is true, also emit an XLOG record saying we did this.
 *
 * The page is not actually written, just set up in shared memory.
 * The slot number of the new page is returned.
 *
 * Control lock must be held at entry, and will be held at exit.
 */
static int
ZeroCLOGPage(int64 pageno, bool writeXlog)
{
 int   slotno;

 slotno = SimpleLruZeroPage(XactCtl, pageno);

 if (writeXlog)
  WriteZeroPageXlogRec(pageno);

 return slotno;
}

/*
 * This must be called ONCE during postmaster or standalone-backend startup,
 * after StartupXLOG has initialized TransamVariables->nextXid.
 */
void
StartupCLOG(void)
{
 TransactionId xid = XidFromFullTransactionId(TransamVariables->nextXid);
 int64  pageno = TransactionIdToPage(xid);

 /*
  * Initialize our idea of the latest page number.
  */
 pg_atomic_write_u64(&XactCtl->shared->latest_page_number, pageno);
}

/*
 * This must be called ONCE at the end of startup/recovery.
 */
void
TrimCLOG(void)
{
 TransactionId xid = XidFromFullTransactionId(TransamVariables->nextXid);
 int64  pageno = TransactionIdToPage(xid);
 LWLock    *lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno);

 LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);

 /*
  * Zero out the remainder of the current clog page.  Under normal
  * circumstances it should be zeroes already, but it seems at least
  * theoretically possible that XLOG replay will have settled on a nextXID
  * value that is less than the last XID actually used and marked by the
  * previous database lifecycle (since subtransaction commit writes clog
  * but makes no WAL entry).  Let's just be safe. (We need not worry about
  * pages beyond the current one, since those will be zeroed when first
  * used.  For the same reason, there is no need to do anything when
  * nextXid is exactly at a page boundary; and it's likely that the
  * "current" page doesn't exist yet in that case.)
  */
 if (TransactionIdToPgIndex(xid) != 0)
 {
  int   byteno = TransactionIdToByte(xid);
  int   bshift = TransactionIdToBIndex(xid) * CLOG_BITS_PER_XACT;
  int   slotno;
  char    *byteptr;

  slotno = SimpleLruReadPage(XactCtl, pageno, false, xid);
  byteptr = XactCtl->shared->page_buffer[slotno] + byteno;

  /* Zero so-far-unused positions in the current byte */
  *byteptr &= (1 << bshift) - 1;
  /* Zero the rest of the page */
  MemSet(byteptr + 1, 0, BLCKSZ - byteno - 1);

  XactCtl->shared->page_dirty[slotno] = true;
 }

 LWLockRelease(lock);
}

/*
 * Perform a checkpoint --- either during shutdown, or on-the-fly
 */
void
CheckPointCLOG(void)
{
 /*
  * Write dirty CLOG pages to disk.  This may result in sync requests
  * queued for later handling by ProcessSyncRequests(), as part of the
  * checkpoint.
  */
 TRACE_POSTGRESQL_CLOG_CHECKPOINT_START(true);
 SimpleLruWriteAll(XactCtl, true);
 TRACE_POSTGRESQL_CLOG_CHECKPOINT_DONE(true);
}


/*
 * Make sure that CLOG has room for a newly-allocated XID.
 *
 * NB: this is called while holding XidGenLock.  We want it to be very fast
 * most of the time; even when it's not so fast, no actual I/O need happen
 * unless we're forced to write out a dirty clog or xlog page to make room
 * in shared memory.
 */
void
ExtendCLOG(TransactionId newestXact)
{
 int64  pageno;
 LWLock    *lock;

 /*
  * No work except at first XID of a page.  But beware: just after
  * wraparound, the first XID of page zero is FirstNormalTransactionId.
  */
 if (TransactionIdToPgIndex(newestXact) != 0 &&
  !TransactionIdEquals(newestXact, FirstNormalTransactionId))
  return;

 pageno = TransactionIdToPage(newestXact);
 lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno);

 LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);

 /* Zero the page and make an XLOG entry about it */
 ZeroCLOGPage(pageno, true);

 LWLockRelease(lock);
}


/*
 * Remove all CLOG segments before the one holding the passed transaction ID
 *
 * Before removing any CLOG data, we must flush XLOG to disk, to ensure that
 * any recently-emitted records with freeze plans have reached disk; otherwise
 * a crash and restart might leave us with some unfrozen tuples referencing
 * removed CLOG data.  We choose to emit a special TRUNCATE XLOG record too.
 * Replaying the deletion from XLOG is not critical, since the files could
 * just as well be removed later, but doing so prevents a long-running hot
 * standby server from acquiring an unreasonably bloated CLOG directory.
 *
 * Since CLOG segments hold a large number of transactions, the opportunity to
 * actually remove a segment is fairly rare, and so it seems best not to do
 * the XLOG flush unless we have confirmed that there is a removable segment.
 */
void
TruncateCLOG(TransactionId oldestXact, Oid oldestxid_datoid)
{
 int64  cutoffPage;

 /*
  * The cutoff point is the start of the segment containing oldestXact. We
  * pass the *page* containing oldestXact to SimpleLruTruncate.
  */
 cutoffPage = TransactionIdToPage(oldestXact);

 /* Check to see if there's any files that could be removed */
 if (!SlruScanDirectory(XactCtl, SlruScanDirCbReportPresence, &cutoffPage))
  return;     /* nothing to remove */

 /*
  * Advance oldestClogXid before truncating clog, so concurrent xact status
  * lookups can ensure they don't attempt to access truncated-away clog.
  *
  * It's only necessary to do this if we will actually truncate away clog
  * pages.
  */
 AdvanceOldestClogXid(oldestXact);

 /*
  * Write XLOG record and flush XLOG to disk. We record the oldest xid
  * we're keeping information about here so we can ensure that it's always
  * ahead of clog truncation in case we crash, and so a standby finds out
  * the new valid xid before the next checkpoint.
  */
 WriteTruncateXlogRec(cutoffPage, oldestXact, oldestxid_datoid);

 /* Now we can remove the old CLOG segment(s) */
 SimpleLruTruncate(XactCtl, cutoffPage);
}


/*
 * Decide whether a CLOG page number is "older" for truncation purposes.
 *
 * We need to use comparison of TransactionIds here in order to do the right
 * thing with wraparound XID arithmetic.  However, TransactionIdPrecedes()
 * would get weird about permanent xact IDs.  So, offset both such that xid1,
 * xid2, and xid2 + CLOG_XACTS_PER_PAGE - 1 are all normal XIDs; this offset
 * is relevant to page 0 and to the page preceding page 0.
 *
 * The page containing oldestXact-2^31 is the important edge case.  The
 * portion of that page equaling or following oldestXact-2^31 is expendable,
 * but the portion preceding oldestXact-2^31 is not.  When oldestXact-2^31 is
 * the first XID of a page and segment, the entire page and segment is
 * expendable, and we could truncate the segment.  Recognizing that case would
 * require making oldestXact, not just the page containing oldestXact,
 * available to this callback.  The benefit would be rare and small, so we
 * don't optimize that edge case.
 */
static bool
CLOGPagePrecedes(int64 page1, int64 page2)
{
 TransactionId xid1;
 TransactionId xid2;

 xid1 = ((TransactionId) page1) * CLOG_XACTS_PER_PAGE;
 xid1 += FirstNormalTransactionId + 1;
 xid2 = ((TransactionId) page2) * CLOG_XACTS_PER_PAGE;
 xid2 += FirstNormalTransactionId + 1;

 return (TransactionIdPrecedes(xid1, xid2) &&
   TransactionIdPrecedes(xid1, xid2 + CLOG_XACTS_PER_PAGE - 1));
}


/*
 * Write a ZEROPAGE xlog record
 */
static void
WriteZeroPageXlogRec(int64 pageno)
{
 XLogBeginInsert();
 XLogRegisterData(&pageno, sizeof(pageno));
 (void) XLogInsert(RM_CLOG_ID, CLOG_ZEROPAGE);
}

/*
 * Write a TRUNCATE xlog record
 *
 * We must flush the xlog record to disk before returning --- see notes
 * in TruncateCLOG().
 */
static void
WriteTruncateXlogRec(int64 pageno, TransactionId oldestXact, Oid oldestXactDb)
{
 XLogRecPtr recptr;
 xl_clog_truncate xlrec;

 xlrec.pageno = pageno;
 xlrec.oldestXact = oldestXact;
 xlrec.oldestXactDb = oldestXactDb;

 XLogBeginInsert();
 XLogRegisterData(&xlrec, sizeof(xl_clog_truncate));
 recptr = XLogInsert(RM_CLOG_ID, CLOG_TRUNCATE);
 XLogFlush(recptr);
}

/*
 * CLOG resource manager's routines
 */
void
clog_redo(XLogReaderState *record)
{
 uint8  info = XLogRecGetInfo(record) & ~XLR_INFO_MASK;

 /* Backup blocks are not used in clog records */
 Assert(!XLogRecHasAnyBlockRefs(record));

 if (info == CLOG_ZEROPAGE)
 {
  int64  pageno;
  int   slotno;
  LWLock    *lock;

  memcpy(&pageno, XLogRecGetData(record), sizeof(pageno));

  lock = SimpleLruGetBankLock(XactCtl, pageno);
  LWLockAcquire(lock, LW_EXCLUSIVE);

  slotno = ZeroCLOGPage(pageno, false);
  SimpleLruWritePage(XactCtl, slotno);
  Assert(!XactCtl->shared->page_dirty[slotno]);

  LWLockRelease(lock);
 }
 else if (info == CLOG_TRUNCATE)
 {
  xl_clog_truncate xlrec;

  memcpy(&xlrec, XLogRecGetData(record), sizeof(xl_clog_truncate));

  AdvanceOldestClogXid(xlrec.oldestXact);

  SimpleLruTruncate(XactCtl, xlrec.pageno);
 }
 else
  elog(PANIC, "clog_redo: unknown op code %u", info);
}

/*
 * Entrypoint for sync.c to sync clog files.
 */
int
clogsyncfiletag(const FileTag *ftag, char *path)
{
 return SlruSyncFileTag(XactCtl, ftag, path);
}