Quelle  snapbuild.c   Sprache: C

/*-------------------------------------------------------------------------
 *
 * snapbuild.c
 *
 *   Infrastructure for building historic catalog snapshots based on contents
 *   of the WAL, for the purpose of decoding heapam.c style values in the
 *   WAL.
 *
 * NOTES:
 *
 * We build snapshots which can *only* be used to read catalog contents and we
 * do so by reading and interpreting the WAL stream. The aim is to build a
 * snapshot that behaves the same as a freshly taken MVCC snapshot would have
 * at the time the XLogRecord was generated.
 *
 * To build the snapshots we reuse the infrastructure built for Hot
 * Standby. The in-memory snapshots we build look different than HS' because
 * we have different needs. To successfully decode data from the WAL we only
 * need to access catalog tables and (sys|rel|cat)cache, not the actual user
 * tables since the data we decode is wholly contained in the WAL
 * records. Also, our snapshots need to be different in comparison to normal
 * MVCC ones because in contrast to those we cannot fully rely on the clog and
 * pg_subtrans for information about committed transactions because they might
 * commit in the future from the POV of the WAL entry we're currently
 * decoding. This definition has the advantage that we only need to prevent
 * removal of catalog rows, while normal table's rows can still be
 * removed. This is achieved by using the replication slot mechanism.
 *
 * As the percentage of transactions modifying the catalog normally is fairly
 * small in comparisons to ones only manipulating user data, we keep track of
 * the committed catalog modifying ones inside [xmin, xmax) instead of keeping
 * track of all running transactions like it's done in a normal snapshot. Note
 * that we're generally only looking at transactions that have acquired an
 * xid. That is we keep a list of transactions between snapshot->(xmin, xmax)
 * that we consider committed, everything else is considered aborted/in
 * progress. That also allows us not to care about subtransactions before they
 * have committed which means this module, in contrast to HS, doesn't have to
 * care about suboverflowed subtransactions and similar.
 *
 * One complexity of doing this is that to e.g. handle mixed DDL/DML
 * transactions we need Snapshots that see intermediate versions of the
 * catalog in a transaction. During normal operation this is achieved by using
 * CommandIds/cmin/cmax. The problem with that however is that for space
 * efficiency reasons, the cmin and cmax are not included in WAL records. We
 * cannot read the cmin/cmax from the tuple itself, either, because it is
 * reset on crash recovery. Even if we could, we could not decode combocids
 * which are only tracked in the original backend's memory. To work around
 * that, heapam writes an extra WAL record (XLOG_HEAP2_NEW_CID) every time a
 * catalog row is modified, which includes the cmin and cmax of the
 * tuple. During decoding, we insert the ctid->(cmin,cmax) mappings into the
 * reorder buffer, and use them at visibility checks instead of the cmin/cmax
 * on the tuple itself. Check the reorderbuffer.c's comment above
 * ResolveCminCmaxDuringDecoding() for details.
 *
 * To facilitate all this we need our own visibility routine, as the normal
 * ones are optimized for different usecases.
 *
 * To replace the normal catalog snapshots with decoding ones use the
 * SetupHistoricSnapshot() and TeardownHistoricSnapshot() functions.
 *
 *
 *
 * The snapbuild machinery is starting up in several stages, as illustrated
 * by the following graph describing the SnapBuild->state transitions:
 *
 *     +-------------------------+
 *   +----|   START    |-------------+
 *   |    +-------------------------+      |
 *   |     |         |
 *   |     |         |
 *   |     running_xacts #1        |
 *   |     |         |
 *   |     |         |
 *   |     v         |
 *   |    +-------------------------+      v
 *   |    |   BUILDING_SNAPSHOT  |------------>|
 *   |    +-------------------------+      |
 *   |     |         |
 *   |     |         |
 *   | running_xacts #2, xacts from #1 finished   |
 *   |     |         |
 *   |     |         |
 *   |     v         |
 *   |    +-------------------------+      v
 *   |    |    FULL_SNAPSHOT  |------------>|
 *   |    +-------------------------+      |
 *   |     |         |
 * running_xacts  |        saved snapshot
 * with zero xacts  |      at running_xacts's lsn
 *   |     |         |
 *   | running_xacts with xacts from #2 finished  |
 *   |     |         |
 *   |     v         |
 *   |    +-------------------------+      |
 *   +--->|SNAPBUILD_CONSISTENT  |<------------+
 *     +-------------------------+
 *
 * Initially the machinery is in the START stage. When an xl_running_xacts
 * record is read that is sufficiently new (above the safe xmin horizon),
 * there's a state transition. If there were no running xacts when the
 * xl_running_xacts record was generated, we'll directly go into CONSISTENT
 * state, otherwise we'll switch to the BUILDING_SNAPSHOT state. Having a full
 * snapshot means that all transactions that start henceforth can be decoded
 * in their entirety, but transactions that started previously can't. In
 * FULL_SNAPSHOT we'll switch into CONSISTENT once all those previously
 * running transactions have committed or aborted.
 *
 * Only transactions that commit after CONSISTENT state has been reached will
 * be replayed, even though they might have started while still in
 * FULL_SNAPSHOT. That ensures that we'll reach a point where no previous
 * changes has been exported, but all the following ones will be. That point
 * is a convenient point to initialize replication from, which is why we
 * export a snapshot at that point, which *can* be used to read normal data.
 *
 * Copyright (c) 2012-2025, PostgreSQL Global Development Group
 *
 * IDENTIFICATION
 *   src/backend/replication/logical/snapbuild.c
 *
 *-------------------------------------------------------------------------
 */

#include "postgres.h"

#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

#include "access/heapam_xlog.h"
#include "access/transam.h"
#include "access/xact.h"
#include "common/file_utils.h"
#include "miscadmin.h"
#include "pgstat.h"
#include "replication/logical.h"
#include "replication/reorderbuffer.h"
#include "replication/snapbuild.h"
#include "replication/snapbuild_internal.h"
#include "storage/fd.h"
#include "storage/lmgr.h"
#include "storage/proc.h"
#include "storage/procarray.h"
#include "storage/standby.h"
#include "utils/builtins.h"
#include "utils/memutils.h"
#include "utils/snapmgr.h"
#include "utils/snapshot.h"
/*
 * Starting a transaction -- which we need to do while exporting a snapshot --
 * removes knowledge about the previously used resowner, so we save it here.
 */
static ResourceOwner SavedResourceOwnerDuringExport = NULL;
static bool ExportInProgress = false;

/* ->committed and ->catchange manipulation */
static void SnapBuildPurgeOlderTxn(SnapBuild *builder);

/* snapshot building/manipulation/distribution functions */
static Snapshot SnapBuildBuildSnapshot(SnapBuild *builder);

static void SnapBuildFreeSnapshot(Snapshot snap);

static void SnapBuildSnapIncRefcount(Snapshot snap);

static void SnapBuildDistributeSnapshotAndInval(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, TransactionId xid);

static inline bool SnapBuildXidHasCatalogChanges(SnapBuild *builder, TransactionId xid,
             uint32 xinfo);

/* xlog reading helper functions for SnapBuildProcessRunningXacts */
static bool SnapBuildFindSnapshot(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, xl_running_xacts *running);
static void SnapBuildWaitSnapshot(xl_running_xacts *running, TransactionId cutoff);

/* serialization functions */
static void SnapBuildSerialize(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn);
static bool SnapBuildRestore(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn);
static void SnapBuildRestoreContents(int fd, void *dest, Size size, const char *path);

/*
 * Allocate a new snapshot builder.
 *
 * xmin_horizon is the xid >= which we can be sure no catalog rows have been
 * removed, start_lsn is the LSN >= we want to replay commits.
 */
SnapBuild *
AllocateSnapshotBuilder(ReorderBuffer *reorder,
      TransactionId xmin_horizon,
      XLogRecPtr start_lsn,
      bool need_full_snapshot,
      bool in_slot_creation,
      XLogRecPtr two_phase_at)
{
 MemoryContext context;
 MemoryContext oldcontext;
 SnapBuild  *builder;

 /* allocate memory in own context, to have better accountability */
 context = AllocSetContextCreate(CurrentMemoryContext,
         "snapshot builder context",
         ALLOCSET_DEFAULT_SIZES);
 oldcontext = MemoryContextSwitchTo(context);

 builder = palloc0(sizeof(SnapBuild));

 builder->state = SNAPBUILD_START;
 builder->context = context;
 builder->reorder = reorder;
 /* Other struct members initialized by zeroing via palloc0 above */

 builder->committed.xcnt = 0;
 builder->committed.xcnt_space = 128; /* arbitrary number */
 builder->committed.xip =
  palloc0(builder->committed.xcnt_space * sizeof(TransactionId));
 builder->committed.includes_all_transactions = true;

 builder->catchange.xcnt = 0;
 builder->catchange.xip = NULL;

 builder->initial_xmin_horizon = xmin_horizon;
 builder->start_decoding_at = start_lsn;
 builder->in_slot_creation = in_slot_creation;
 builder->building_full_snapshot = need_full_snapshot;
 builder->two_phase_at = two_phase_at;

 MemoryContextSwitchTo(oldcontext);

 return builder;
}

/*
 * Free a snapshot builder.
 */
void
FreeSnapshotBuilder(SnapBuild *builder)
{
 MemoryContext context = builder->context;

 /* free snapshot explicitly, that contains some error checking */
 if (builder->snapshot != NULL)
 {
  SnapBuildSnapDecRefcount(builder->snapshot);
  builder->snapshot = NULL;
 }

 /* other resources are deallocated via memory context reset */
 MemoryContextDelete(context);
}

/*
 * Free an unreferenced snapshot that has previously been built by us.
 */
static void
SnapBuildFreeSnapshot(Snapshot snap)
{
 /* make sure we don't get passed an external snapshot */
 Assert(snap->snapshot_type == SNAPSHOT_HISTORIC_MVCC);

 /* make sure nobody modified our snapshot */
 Assert(snap->curcid == FirstCommandId);
 Assert(!snap->suboverflowed);
 Assert(!snap->takenDuringRecovery);
 Assert(snap->regd_count == 0);

 /* slightly more likely, so it's checked even without c-asserts */
 if (snap->copied)
  elog(ERROR, "cannot free a copied snapshot");

 if (snap->active_count)
  elog(ERROR, "cannot free an active snapshot");

 pfree(snap);
}

/*
 * In which state of snapshot building are we?
 */
SnapBuildState
SnapBuildCurrentState(SnapBuild *builder)
{
 return builder->state;
}

/*
 * Return the LSN at which the two-phase decoding was first enabled.
 */
XLogRecPtr
SnapBuildGetTwoPhaseAt(SnapBuild *builder)
{
 return builder->two_phase_at;
}

/*
 * Set the LSN at which two-phase decoding is enabled.
 */
void
SnapBuildSetTwoPhaseAt(SnapBuild *builder, XLogRecPtr ptr)
{
 builder->two_phase_at = ptr;
}

/*
 * Should the contents of transaction ending at 'ptr' be decoded?
 */
bool
SnapBuildXactNeedsSkip(SnapBuild *builder, XLogRecPtr ptr)
{
 return ptr < builder->start_decoding_at;
}

/*
 * Increase refcount of a snapshot.
 *
 * This is used when handing out a snapshot to some external resource or when
 * adding a Snapshot as builder->snapshot.
 */
static void
SnapBuildSnapIncRefcount(Snapshot snap)
{
 snap->active_count++;
}

/*
 * Decrease refcount of a snapshot and free if the refcount reaches zero.
 *
 * Externally visible, so that external resources that have been handed an
 * IncRef'ed Snapshot can adjust its refcount easily.
 */
void
SnapBuildSnapDecRefcount(Snapshot snap)
{
 /* make sure we don't get passed an external snapshot */
 Assert(snap->snapshot_type == SNAPSHOT_HISTORIC_MVCC);

 /* make sure nobody modified our snapshot */
 Assert(snap->curcid == FirstCommandId);
 Assert(!snap->suboverflowed);
 Assert(!snap->takenDuringRecovery);

 Assert(snap->regd_count == 0);

 Assert(snap->active_count > 0);

 /* slightly more likely, so it's checked even without casserts */
 if (snap->copied)
  elog(ERROR, "cannot free a copied snapshot");

 snap->active_count--;
 if (snap->active_count == 0)
  SnapBuildFreeSnapshot(snap);
}

/*
 * Build a new snapshot, based on currently committed catalog-modifying
 * transactions.
 *
 * In-progress transactions with catalog access are *not* allowed to modify
 * these snapshots; they have to copy them and fill in appropriate ->curcid
 * and ->subxip/subxcnt values.
 */
static Snapshot
SnapBuildBuildSnapshot(SnapBuild *builder)
{
 Snapshot snapshot;
 Size  ssize;

 Assert(builder->state >= SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT);

 ssize = sizeof(SnapshotData)
  + sizeof(TransactionId) * builder->committed.xcnt
  + sizeof(TransactionId) * 1 /* toplevel xid */ ;

 snapshot = MemoryContextAllocZero(builder->context, ssize);

 snapshot->snapshot_type = SNAPSHOT_HISTORIC_MVCC;

 /*
  * We misuse the original meaning of SnapshotData's xip and subxip fields
  * to make the more fitting for our needs.
  *
  * In the 'xip' array we store transactions that have to be treated as
  * committed. Since we will only ever look at tuples from transactions
  * that have modified the catalog it's more efficient to store those few
  * that exist between xmin and xmax (frequently there are none).
  *
  * Snapshots that are used in transactions that have modified the catalog
  * also use the 'subxip' array to store their toplevel xid and all the
  * subtransaction xids so we can recognize when we need to treat rows as
  * visible that are not in xip but still need to be visible. Subxip only
  * gets filled when the transaction is copied into the context of a
  * catalog modifying transaction since we otherwise share a snapshot
  * between transactions. As long as a txn hasn't modified the catalog it
  * doesn't need to treat any uncommitted rows as visible, so there is no
  * need for those xids.
  *
  * Both arrays are qsort'ed so that we can use bsearch() on them.
 */
 Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmin));
 Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmax));

 snapshot->xmin = builder->xmin;
 snapshot->xmax = builder->xmax;

 /* store all transactions to be treated as committed by this snapshot */
 snapshot->xip =
  (TransactionId *) ((char *) snapshot + sizeof(SnapshotData));
 snapshot->xcnt = builder->committed.xcnt;
 memcpy(snapshot->xip,
     builder->committed.xip,
     builder->committed.xcnt * sizeof(TransactionId));

 /* sort so we can bsearch() */
 qsort(snapshot->xip, snapshot->xcnt, sizeof(TransactionId), xidComparator);

 /*
  * Initially, subxip is empty, i.e. it's a snapshot to be used by
  * transactions that don't modify the catalog. Will be filled by
  * ReorderBufferCopySnap() if necessary.
 */
 snapshot->subxcnt = 0;
 snapshot->subxip = NULL;

 snapshot->suboverflowed = false;
 snapshot->takenDuringRecovery = false;
 snapshot->copied = false;
 snapshot->curcid = FirstCommandId;
 snapshot->active_count = 0;
 snapshot->regd_count = 0;
 snapshot->snapXactCompletionCount = 0;

 return snapshot;
}

/*
 * Build the initial slot snapshot and convert it to a normal snapshot that
 * is understood by HeapTupleSatisfiesMVCC.
 *
 * The snapshot will be usable directly in current transaction or exported
 * for loading in different transaction.
 */
Snapshot
SnapBuildInitialSnapshot(SnapBuild *builder)
{
 Snapshot snap;
 TransactionId xid;
 TransactionId safeXid;
 TransactionId *newxip;
 int   newxcnt = 0;

 Assert(XactIsoLevel == XACT_REPEATABLE_READ);
 Assert(builder->building_full_snapshot);

 /* don't allow older snapshots */
 InvalidateCatalogSnapshot(); /* about to overwrite MyProc->xmin */
 if (HaveRegisteredOrActiveSnapshot())
  elog(ERROR, "cannot build an initial slot snapshot when snapshots exist");
 Assert(!HistoricSnapshotActive());

 if (builder->state != SNAPBUILD_CONSISTENT)
  elog(ERROR, "cannot build an initial slot snapshot before reaching a consistent state");

 if (!builder->committed.includes_all_transactions)
  elog(ERROR, "cannot build an initial slot snapshot, not all transactions are monitored anymore");

 /* so we don't overwrite the existing value */
 if (TransactionIdIsValid(MyProc->xmin))
  elog(ERROR, "cannot build an initial slot snapshot when MyProc->xmin already is valid");

 snap = SnapBuildBuildSnapshot(builder);

 /*
  * We know that snap->xmin is alive, enforced by the logical xmin
  * mechanism. Due to that we can do this without locks, we're only
  * changing our own value.
  *
  * Building an initial snapshot is expensive and an unenforced xmin
  * horizon would have bad consequences, therefore always double-check that
  * the horizon is enforced.
 */
 LWLockAcquire(ProcArrayLock, LW_SHARED);
 safeXid = GetOldestSafeDecodingTransactionId(false);
 LWLockRelease(ProcArrayLock);

 if (TransactionIdFollows(safeXid, snap->xmin))
  elog(ERROR, "cannot build an initial slot snapshot as oldest safe xid %u follows snapshot's xmin %u",
    safeXid, snap->xmin);

 MyProc->xmin = snap->xmin;

 /* allocate in transaction context */
 newxip = (TransactionId *)
  palloc(sizeof(TransactionId) * GetMaxSnapshotXidCount());

 /*
  * snapbuild.c builds transactions in an "inverted" manner, which means it
  * stores committed transactions in ->xip, not ones in progress. Build a
  * classical snapshot by marking all non-committed transactions as
  * in-progress. This can be expensive.
 */
 for (xid = snap->xmin; NormalTransactionIdPrecedes(xid, snap->xmax);)
 {
  void    *test;

  /*
   * Check whether transaction committed using the decoding snapshot
   * meaning of ->xip.
 */
  test = bsearch(&xid, snap->xip, snap->xcnt,
        sizeof(TransactionId), xidComparator);

  if (test == NULL)
  {
   if (newxcnt >= GetMaxSnapshotXidCount())
    ereport(ERROR,
      (errcode(ERRCODE_T_R_SERIALIZATION_FAILURE),
       errmsg("initial slot snapshot too large")));

   newxip[newxcnt++] = xid;
  }

  TransactionIdAdvance(xid);
 }

 /* adjust remaining snapshot fields as needed */
 snap->snapshot_type = SNAPSHOT_MVCC;
 snap->xcnt = newxcnt;
 snap->xip = newxip;

 return snap;
}

/*
 * Export a snapshot so it can be set in another session with SET TRANSACTION
 * SNAPSHOT.
 *
 * For that we need to start a transaction in the current backend as the
 * importing side checks whether the source transaction is still open to make
 * sure the xmin horizon hasn't advanced since then.
 */
const char *
SnapBuildExportSnapshot(SnapBuild *builder)
{
 Snapshot snap;
 char    *snapname;

 if (IsTransactionOrTransactionBlock())
  elog(ERROR, "cannot export a snapshot from within a transaction");

 if (SavedResourceOwnerDuringExport)
  elog(ERROR, "can only export one snapshot at a time");

 SavedResourceOwnerDuringExport = CurrentResourceOwner;
 ExportInProgress = true;

 StartTransactionCommand();

 /* There doesn't seem to a nice API to set these */
 XactIsoLevel = XACT_REPEATABLE_READ;
 XactReadOnly = true;

 snap = SnapBuildInitialSnapshot(builder);

 /*
  * now that we've built a plain snapshot, make it active and use the
  * normal mechanisms for exporting it
 */
 snapname = ExportSnapshot(snap);

 ereport(LOG,
   (errmsg_plural("exported logical decoding snapshot: \"%s\" with %u transaction ID",
         "exported logical decoding snapshot: \"%s\" with %u transaction IDs",
         snap->xcnt,
         snapname, snap->xcnt)));
 return snapname;
}

/*
 * Ensure there is a snapshot and if not build one for current transaction.
 */
Snapshot
SnapBuildGetOrBuildSnapshot(SnapBuild *builder)
{
 Assert(builder->state == SNAPBUILD_CONSISTENT);

 /* only build a new snapshot if we don't have a prebuilt one */
 if (builder->snapshot == NULL)
 {
  builder->snapshot = SnapBuildBuildSnapshot(builder);
  /* increase refcount for the snapshot builder */
  SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);
 }

 return builder->snapshot;
}

/*
 * Reset a previously SnapBuildExportSnapshot()'ed snapshot if there is
 * any. Aborts the previously started transaction and resets the resource
 * owner back to its original value.
 */
void
SnapBuildClearExportedSnapshot(void)
{
 ResourceOwner tmpResOwner;

 /* nothing exported, that is the usual case */
 if (!ExportInProgress)
  return;

 if (!IsTransactionState())
  elog(ERROR, "clearing exported snapshot in wrong transaction state");

 /*
  * AbortCurrentTransaction() takes care of resetting the snapshot state,
  * so remember SavedResourceOwnerDuringExport.
 */
 tmpResOwner = SavedResourceOwnerDuringExport;

 /* make sure nothing could have ever happened */
 AbortCurrentTransaction();

 CurrentResourceOwner = tmpResOwner;
}

/*
 * Clear snapshot export state during transaction abort.
 */
void
SnapBuildResetExportedSnapshotState(void)
{
 SavedResourceOwnerDuringExport = NULL;
 ExportInProgress = false;
}

/*
 * Handle the effects of a single heap change, appropriate to the current state
 * of the snapshot builder and returns whether changes made at (xid, lsn) can
 * be decoded.
 */
bool
SnapBuildProcessChange(SnapBuild *builder, TransactionId xid, XLogRecPtr lsn)
{
 /*
  * We can't handle data in transactions if we haven't built a snapshot
  * yet, so don't store them.
 */
 if (builder->state < SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT)
  return false;

 /*
  * No point in keeping track of changes in transactions that we don't have
  * enough information about to decode. This means that they started before
  * we got into the SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT state.
 */
 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT &&
  TransactionIdPrecedes(xid, builder->next_phase_at))
  return false;

 /*
  * If the reorderbuffer doesn't yet have a snapshot, add one now, it will
  * be needed to decode the change we're currently processing.
 */
 if (!ReorderBufferXidHasBaseSnapshot(builder->reorder, xid))
 {
  /* only build a new snapshot if we don't have a prebuilt one */
  if (builder->snapshot == NULL)
  {
   builder->snapshot = SnapBuildBuildSnapshot(builder);
   /* increase refcount for the snapshot builder */
   SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);
  }

  /*
   * Increase refcount for the transaction we're handing the snapshot
   * out to.
 */
  SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);
  ReorderBufferSetBaseSnapshot(builder->reorder, xid, lsn,
          builder->snapshot);
 }

 return true;
}

/*
 * Do CommandId/combo CID handling after reading an xl_heap_new_cid record.
 * This implies that a transaction has done some form of write to system
 * catalogs.
 */
void
SnapBuildProcessNewCid(SnapBuild *builder, TransactionId xid,
        XLogRecPtr lsn, xl_heap_new_cid *xlrec)
{
 CommandId cid;

 /*
  * we only log new_cid's if a catalog tuple was modified, so mark the
  * transaction as containing catalog modifications
 */
 ReorderBufferXidSetCatalogChanges(builder->reorder, xid, lsn);

 ReorderBufferAddNewTupleCids(builder->reorder, xlrec->top_xid, lsn,
         xlrec->target_locator, xlrec->target_tid,
         xlrec->cmin, xlrec->cmax,
         xlrec->combocid);

 /* figure out new command id */
 if (xlrec->cmin != InvalidCommandId &&
  xlrec->cmax != InvalidCommandId)
  cid = Max(xlrec->cmin, xlrec->cmax);
 else if (xlrec->cmax != InvalidCommandId)
  cid = xlrec->cmax;
 else if (xlrec->cmin != InvalidCommandId)
  cid = xlrec->cmin;
 else
 {
  cid = InvalidCommandId; /* silence compiler */
  elog(ERROR, "xl_heap_new_cid record without a valid CommandId");
 }

 ReorderBufferAddNewCommandId(builder->reorder, xid, lsn, cid + 1);
}

/*
 * Add a new Snapshot and invalidation messages to all transactions we're
 * decoding that currently are in-progress so they can see new catalog contents
 * made by the transaction that just committed. This is necessary because those
 * in-progress transactions will use the new catalog's contents from here on
 * (at the very least everything they do needs to be compatible with newer
 * catalog contents).
 */
static void
SnapBuildDistributeSnapshotAndInval(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, TransactionId xid)
{
 dlist_iter txn_i;
 ReorderBufferTXN *txn;

 /*
  * Iterate through all toplevel transactions. This can include
  * subtransactions which we just don't yet know to be that, but that's
  * fine, they will just get an unnecessary snapshot and invalidations
  * queued.
 */
 dlist_foreach(txn_i, &builder->reorder->toplevel_by_lsn)
 {
  txn = dlist_container(ReorderBufferTXN, node, txn_i.cur);

  Assert(TransactionIdIsValid(txn->xid));

  /*
   * If we don't have a base snapshot yet, there are no changes in this
   * transaction which in turn implies we don't yet need a snapshot at
   * all. We'll add a snapshot when the first change gets queued.
   *
   * Similarly, we don't need to add invalidations to a transaction
   * whose base snapshot is not yet set. Once a base snapshot is built,
   * it will include the xids of committed transactions that have
   * modified the catalog, thus reflecting the new catalog contents. The
   * existing catalog cache will have already been invalidated after
   * processing the invalidations in the transaction that modified
   * catalogs, ensuring that a fresh cache is constructed during
   * decoding.
   *
   * NB: This works correctly even for subtransactions because
   * ReorderBufferAssignChild() takes care to transfer the base snapshot
   * to the top-level transaction, and while iterating the changequeue
   * we'll get the change from the subtxn.
 */
  if (!ReorderBufferXidHasBaseSnapshot(builder->reorder, txn->xid))
   continue;

  /*
   * We don't need to add snapshot or invalidations to prepared
   * transactions as they should not see the new catalog contents.
 */
  if (rbtxn_is_prepared(txn))
   continue;

  elog(DEBUG2, "adding a new snapshot and invalidations to %u at %X/%X",
    txn->xid, LSN_FORMAT_ARGS(lsn));

  /*
   * increase the snapshot's refcount for the transaction we are handing
   * it out to
 */
  SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);
  ReorderBufferAddSnapshot(builder->reorder, txn->xid, lsn,
         builder->snapshot);

  /*
   * Add invalidation messages to the reorder buffer of in-progress
   * transactions except the current committed transaction, for which we
   * will execute invalidations at the end.
   *
   * It is required, otherwise, we will end up using the stale catcache
   * contents built by the current transaction even after its decoding,
   * which should have been invalidated due to concurrent catalog
   * changing transaction.
   *
   * Distribute only the invalidation messages generated by the current
   * committed transaction. Invalidation messages received from other
   * transactions would have already been propagated to the relevant
   * in-progress transactions. This transaction would have processed
   * those invalidations, ensuring that subsequent transactions observe
   * a consistent cache state.
 */
  if (txn->xid != xid)
  {
   uint32  ninvalidations;
   SharedInvalidationMessage *msgs = NULL;

   ninvalidations = ReorderBufferGetInvalidations(builder->reorder,
                 xid, &msgs);

   if (ninvalidations > 0)
   {
    Assert(msgs != NULL);

    ReorderBufferAddDistributedInvalidations(builder->reorder,
               txn->xid, lsn,
               ninvalidations, msgs);
   }
  }
 }
}

/*
 * Keep track of a new catalog changing transaction that has committed.
 */
static void
SnapBuildAddCommittedTxn(SnapBuild *builder, TransactionId xid)
{
 Assert(TransactionIdIsValid(xid));

 if (builder->committed.xcnt == builder->committed.xcnt_space)
 {
  builder->committed.xcnt_space = builder->committed.xcnt_space * 2 + 1;

  elog(DEBUG1, "increasing space for committed transactions to %u",
    (uint32) builder->committed.xcnt_space);

  builder->committed.xip = repalloc(builder->committed.xip,
            builder->committed.xcnt_space * sizeof(TransactionId));
 }

 /*
  * TODO: It might make sense to keep the array sorted here instead of
  * doing it every time we build a new snapshot. On the other hand this
  * gets called repeatedly when a transaction with subtransactions commits.
 */
 builder->committed.xip[builder->committed.xcnt++] = xid;
}

/*
 * Remove knowledge about transactions we treat as committed or containing catalog
 * changes that are smaller than ->xmin. Those won't ever get checked via
 * the ->committed or ->catchange array, respectively. The committed xids will
 * get checked via the clog machinery.
 *
 * We can ideally remove the transaction from catchange array once it is
 * finished (committed/aborted) but that could be costly as we need to maintain
 * the xids order in the array.
 */
static void
SnapBuildPurgeOlderTxn(SnapBuild *builder)
{
 int   off;
 TransactionId *workspace;
 int   surviving_xids = 0;

 /* not ready yet */
 if (!TransactionIdIsNormal(builder->xmin))
  return;

 /* TODO: Neater algorithm than just copying and iterating? */
 workspace =
  MemoryContextAlloc(builder->context,
         builder->committed.xcnt * sizeof(TransactionId));

 /* copy xids that still are interesting to workspace */
 for (off = 0; off < builder->committed.xcnt; off++)
 {
  if (NormalTransactionIdPrecedes(builder->committed.xip[off],
          builder->xmin))
   ;     /* remove */
  else
   workspace[surviving_xids++] = builder->committed.xip[off];
 }

 /* copy workspace back to persistent state */
 memcpy(builder->committed.xip, workspace,
     surviving_xids * sizeof(TransactionId));

 elog(DEBUG3, "purged committed transactions from %u to %u, xmin: %u, xmax: %u",
   (uint32) builder->committed.xcnt, (uint32) surviving_xids,
   builder->xmin, builder->xmax);
 builder->committed.xcnt = surviving_xids;

 pfree(workspace);

 /*
  * Purge xids in ->catchange as well. The purged array must also be sorted
  * in xidComparator order.
 */
 if (builder->catchange.xcnt > 0)
 {
  /*
   * Since catchange.xip is sorted, we find the lower bound of xids that
   * are still interesting.
 */
  for (off = 0; off < builder->catchange.xcnt; off++)
  {
   if (TransactionIdFollowsOrEquals(builder->catchange.xip[off],
            builder->xmin))
    break;
  }

  surviving_xids = builder->catchange.xcnt - off;

  if (surviving_xids > 0)
  {
   memmove(builder->catchange.xip, &(builder->catchange.xip[off]),
     surviving_xids * sizeof(TransactionId));
  }
  else
  {
   pfree(builder->catchange.xip);
   builder->catchange.xip = NULL;
  }

  elog(DEBUG3, "purged catalog modifying transactions from %u to %u, xmin: %u, xmax: %u",
    (uint32) builder->catchange.xcnt, (uint32) surviving_xids,
    builder->xmin, builder->xmax);
  builder->catchange.xcnt = surviving_xids;
 }
}

/*
 * Handle everything that needs to be done when a transaction commits
 */
void
SnapBuildCommitTxn(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, TransactionId xid,
       int nsubxacts, TransactionId *subxacts, uint32 xinfo)
{
 int   nxact;

 bool  needs_snapshot = false;
 bool  needs_timetravel = false;
 bool  sub_needs_timetravel = false;

 TransactionId xmax = xid;

 /*
  * Transactions preceding BUILDING_SNAPSHOT will neither be decoded, nor
  * will they be part of a snapshot.  So we don't need to record anything.
 */
 if (builder->state == SNAPBUILD_START ||
  (builder->state == SNAPBUILD_BUILDING_SNAPSHOT &&
   TransactionIdPrecedes(xid, builder->next_phase_at)))
 {
  /* ensure that only commits after this are getting replayed */
  if (builder->start_decoding_at <= lsn)
   builder->start_decoding_at = lsn + 1;
  return;
 }

 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
 {
  /* ensure that only commits after this are getting replayed */
  if (builder->start_decoding_at <= lsn)
   builder->start_decoding_at = lsn + 1;

  /*
   * If building an exportable snapshot, force xid to be tracked, even
   * if the transaction didn't modify the catalog.
 */
  if (builder->building_full_snapshot)
  {
   needs_timetravel = true;
  }
 }

 for (nxact = 0; nxact < nsubxacts; nxact++)
 {
  TransactionId subxid = subxacts[nxact];

  /*
   * Add subtransaction to base snapshot if catalog modifying, we don't
   * distinguish to toplevel transactions there.
 */
  if (SnapBuildXidHasCatalogChanges(builder, subxid, xinfo))
  {
   sub_needs_timetravel = true;
   needs_snapshot = true;

   elog(DEBUG1, "found subtransaction %u:%u with catalog changes",
     xid, subxid);

   SnapBuildAddCommittedTxn(builder, subxid);

   if (NormalTransactionIdFollows(subxid, xmax))
    xmax = subxid;
  }

  /*
   * If we're forcing timetravel we also need visibility information
   * about subtransaction, so keep track of subtransaction's state, even
   * if not catalog modifying.  Don't need to distribute a snapshot in
   * that case.
 */
  else if (needs_timetravel)
  {
   SnapBuildAddCommittedTxn(builder, subxid);
   if (NormalTransactionIdFollows(subxid, xmax))
    xmax = subxid;
  }
 }

 /* if top-level modified catalog, it'll need a snapshot */
 if (SnapBuildXidHasCatalogChanges(builder, xid, xinfo))
 {
  elog(DEBUG2, "found top level transaction %u, with catalog changes",
    xid);
  needs_snapshot = true;
  needs_timetravel = true;
  SnapBuildAddCommittedTxn(builder, xid);
 }
 else if (sub_needs_timetravel)
 {
  /* track toplevel txn as well, subxact alone isn't meaningful */
  elog(DEBUG2, "forced transaction %u to do timetravel due to one of its subtransactions",
    xid);
  needs_timetravel = true;
  SnapBuildAddCommittedTxn(builder, xid);
 }
 else if (needs_timetravel)
 {
  elog(DEBUG2, "forced transaction %u to do timetravel", xid);

  SnapBuildAddCommittedTxn(builder, xid);
 }

 if (!needs_timetravel)
 {
  /* record that we cannot export a general snapshot anymore */
  builder->committed.includes_all_transactions = false;
 }

 Assert(!needs_snapshot || needs_timetravel);

 /*
  * Adjust xmax of the snapshot builder, we only do that for committed,
  * catalog modifying, transactions, everything else isn't interesting for
  * us since we'll never look at the respective rows.
 */
 if (needs_timetravel &&
  (!TransactionIdIsValid(builder->xmax) ||
   TransactionIdFollowsOrEquals(xmax, builder->xmax)))
 {
  builder->xmax = xmax;
  TransactionIdAdvance(builder->xmax);
 }

 /* if there's any reason to build a historic snapshot, do so now */
 if (needs_snapshot)
 {
  /*
   * If we haven't built a complete snapshot yet there's no need to hand
   * it out, it wouldn't (and couldn't) be used anyway.
 */
  if (builder->state < SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT)
   return;

  /*
   * Decrease the snapshot builder's refcount of the old snapshot, note
   * that it still will be used if it has been handed out to the
   * reorderbuffer earlier.
 */
  if (builder->snapshot)
   SnapBuildSnapDecRefcount(builder->snapshot);

  builder->snapshot = SnapBuildBuildSnapshot(builder);

  /* we might need to execute invalidations, add snapshot */
  if (!ReorderBufferXidHasBaseSnapshot(builder->reorder, xid))
  {
   SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);
   ReorderBufferSetBaseSnapshot(builder->reorder, xid, lsn,
           builder->snapshot);
  }

  /* refcount of the snapshot builder for the new snapshot */
  SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);

  /*
   * Add a new catalog snapshot and invalidations messages to all
   * currently running transactions.
 */
  SnapBuildDistributeSnapshotAndInval(builder, lsn, xid);
 }
}

/*
 * Check the reorder buffer and the snapshot to see if the given transaction has
 * modified catalogs.
 */
static inline bool
SnapBuildXidHasCatalogChanges(SnapBuild *builder, TransactionId xid,
         uint32 xinfo)
{
 if (ReorderBufferXidHasCatalogChanges(builder->reorder, xid))
  return true;

 /*
  * The transactions that have changed catalogs must have invalidation
  * info.
 */
 if (!(xinfo & XACT_XINFO_HAS_INVALS))
  return false;

 /* Check the catchange XID array */
 return ((builder->catchange.xcnt > 0) &&
   (bsearch(&xid, builder->catchange.xip, builder->catchange.xcnt,
      sizeof(TransactionId), xidComparator) != NULL));
}

/* -----------------------------------
 * Snapshot building functions dealing with xlog records
 * -----------------------------------
 */

/*
 * Process a running xacts record, and use its information to first build a
 * historic snapshot and later to release resources that aren't needed
 * anymore.
 */
void
SnapBuildProcessRunningXacts(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, xl_running_xacts *running)
{
 ReorderBufferTXN *txn;
 TransactionId xmin;

 /*
  * If we're not consistent yet, inspect the record to see whether it
  * allows to get closer to being consistent. If we are consistent, dump
  * our snapshot so others or we, after a restart, can use it.
 */
 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
 {
  /* returns false if there's no point in performing cleanup just yet */
  if (!SnapBuildFindSnapshot(builder, lsn, running))
   return;
 }
 else
  SnapBuildSerialize(builder, lsn);

 /*
  * Update range of interesting xids based on the running xacts
  * information. We don't increase ->xmax using it, because once we are in
  * a consistent state we can do that ourselves and much more efficiently
  * so, because we only need to do it for catalog transactions since we
  * only ever look at those.
  *
  * NB: We only increase xmax when a catalog modifying transaction commits
  * (see SnapBuildCommitTxn).  Because of this, xmax can be lower than
  * xmin, which looks odd but is correct and actually more efficient, since
  * we hit fast paths in heapam_visibility.c.
 */
 builder->xmin = running->oldestRunningXid;

 /* Remove transactions we don't need to keep track off anymore */
 SnapBuildPurgeOlderTxn(builder);

 /*
  * Advance the xmin limit for the current replication slot, to allow
  * vacuum to clean up the tuples this slot has been protecting.
  *
  * The reorderbuffer might have an xmin among the currently running
  * snapshots; use it if so.  If not, we need only consider the snapshots
  * we'll produce later, which can't be less than the oldest running xid in
  * the record we're reading now.
 */
 xmin = ReorderBufferGetOldestXmin(builder->reorder);
 if (xmin == InvalidTransactionId)
  xmin = running->oldestRunningXid;
 elog(DEBUG3, "xmin: %u, xmax: %u, oldest running: %u, oldest xmin: %u",
   builder->xmin, builder->xmax, running->oldestRunningXid, xmin);
 LogicalIncreaseXminForSlot(lsn, xmin);

 /*
  * Also tell the slot where we can restart decoding from. We don't want to
  * do that after every commit because changing that implies an fsync of
  * the logical slot's state file, so we only do it every time we see a
  * running xacts record.
  *
  * Do so by looking for the oldest in progress transaction (determined by
  * the first LSN of any of its relevant records). Every transaction
  * remembers the last location we stored the snapshot to disk before its
  * beginning. That point is where we can restart from.
 */

 /*
  * Can't know about a serialized snapshot's location if we're not
  * consistent.
 */
 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
  return;

 txn = ReorderBufferGetOldestTXN(builder->reorder);

 /*
  * oldest ongoing txn might have started when we didn't yet serialize
  * anything because we hadn't reached a consistent state yet.
 */
 if (txn != NULL && txn->restart_decoding_lsn != InvalidXLogRecPtr)
  LogicalIncreaseRestartDecodingForSlot(lsn, txn->restart_decoding_lsn);

 /*
  * No in-progress transaction, can reuse the last serialized snapshot if
  * we have one.
 */
 else if (txn == NULL &&
    builder->reorder->current_restart_decoding_lsn != InvalidXLogRecPtr &&
    builder->last_serialized_snapshot != InvalidXLogRecPtr)
  LogicalIncreaseRestartDecodingForSlot(lsn,
             builder->last_serialized_snapshot);
}


/*
 * Build the start of a snapshot that's capable of decoding the catalog.
 *
 * Helper function for SnapBuildProcessRunningXacts() while we're not yet
 * consistent.
 *
 * Returns true if there is a point in performing internal maintenance/cleanup
 * using the xl_running_xacts record.
 */
static bool
SnapBuildFindSnapshot(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn, xl_running_xacts *running)
{
 /* ---
  * Build catalog decoding snapshot incrementally using information about
  * the currently running transactions. There are several ways to do that:
  *
  * a) There were no running transactions when the xl_running_xacts record
  *   was inserted, jump to CONSISTENT immediately. We might find such a
  *   state while waiting on c)'s sub-states.
  *
  * b) This (in a previous run) or another decoding slot serialized a
  *   snapshot to disk that we can use. Can't use this method while finding
  *   the start point for decoding changes as the restart LSN would be an
  *   arbitrary LSN but we need to find the start point to extract changes
  *   where we won't see the data for partial transactions. Also, we cannot
  *   use this method when a slot needs a full snapshot for export or direct
  *   use, as that snapshot will only contain catalog modifying transactions.
  *
  * c) First incrementally build a snapshot for catalog tuples
  *   (BUILDING_SNAPSHOT), that requires all, already in-progress,
  *   transactions to finish.  Every transaction starting after that
  *   (FULL_SNAPSHOT state), has enough information to be decoded.  But
  *   for older running transactions no viable snapshot exists yet, so
  *   CONSISTENT will only be reached once all of those have finished.
  * ---
 */

 /*
  * xl_running_xacts record is older than what we can use, we might not
  * have all necessary catalog rows anymore.
 */
 if (TransactionIdIsNormal(builder->initial_xmin_horizon) &&
  NormalTransactionIdPrecedes(running->oldestRunningXid,
         builder->initial_xmin_horizon))
 {
  ereport(DEBUG1,
    (errmsg_internal("skipping snapshot at %X/%X while building logical decoding snapshot, xmin horizon too low",
         LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
     errdetail_internal("initial xmin horizon of %u vs the snapshot's %u",
         builder->initial_xmin_horizon, running->oldestRunningXid)));


  SnapBuildWaitSnapshot(running, builder->initial_xmin_horizon);

  return true;
 }

 /*
  * a) No transaction were running, we can jump to consistent.
  *
  * This is not affected by races around xl_running_xacts, because we can
  * miss transaction commits, but currently not transactions starting.
  *
  * NB: We might have already started to incrementally assemble a snapshot,
  * so we need to be careful to deal with that.
 */
 if (running->oldestRunningXid == running->nextXid)
 {
  if (builder->start_decoding_at == InvalidXLogRecPtr ||
   builder->start_decoding_at <= lsn)
   /* can decode everything after this */
   builder->start_decoding_at = lsn + 1;

  /* As no transactions were running xmin/xmax can be trivially set. */
  builder->xmin = running->nextXid; /* < are finished */
  builder->xmax = running->nextXid; /* >= are running */

  /* so we can safely use the faster comparisons */
  Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmin));
  Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmax));

  builder->state = SNAPBUILD_CONSISTENT;
  builder->next_phase_at = InvalidTransactionId;

  ereport(LOG,
    (errmsg("logical decoding found consistent point at %X/%X",
      LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
     errdetail("There are no running transactions.")));

  return false;
 }

 /*
  * b) valid on disk state and while neither building full snapshot nor
  * creating a slot.
 */
 else if (!builder->building_full_snapshot &&
    !builder->in_slot_creation &&
    SnapBuildRestore(builder, lsn))
 {
  /* there won't be any state to cleanup */
  return false;
 }

 /*
  * c) transition from START to BUILDING_SNAPSHOT.
  *
  * In START state, and a xl_running_xacts record with running xacts is
  * encountered.  In that case, switch to BUILDING_SNAPSHOT state, and
  * record xl_running_xacts->nextXid.  Once all running xacts have finished
  * (i.e. they're all >= nextXid), we have a complete catalog snapshot.  It
  * might look that we could use xl_running_xacts's ->xids information to
  * get there quicker, but that is problematic because transactions marked
  * as running, might already have inserted their commit record - it's
  * infeasible to change that with locking.
  */
 else if (builder->state == SNAPBUILD_START)
 {
  builder->state = SNAPBUILD_BUILDING_SNAPSHOT;
  builder->next_phase_at = running->nextXid;

  /*
   * Start with an xmin/xmax that's correct for future, when all the
   * currently running transactions have finished. We'll update both
   * while waiting for the pending transactions to finish.
   */
  builder->xmin = running->nextXid; /* < are finished */
  builder->xmax = running->nextXid; /* >= are running */

  /* so we can safely use the faster comparisons */
  Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmin));
  Assert(TransactionIdIsNormal(builder->xmax));

  ereport(LOG,
    (errmsg("logical decoding found initial starting point at %X/%X",
      LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
     errdetail("Waiting for transactions (approximately %d) older than %u to end.",
         running->xcnt, running->nextXid)));

  SnapBuildWaitSnapshot(running, running->nextXid);
 }

 /*
  * c) transition from BUILDING_SNAPSHOT to FULL_SNAPSHOT.
  *
  * In BUILDING_SNAPSHOT state, and this xl_running_xacts' oldestRunningXid
  * is >= than nextXid from when we switched to BUILDING_SNAPSHOT.  This
  * means all transactions starting afterwards have enough information to
  * be decoded.  Switch to FULL_SNAPSHOT.
  */
 else if (builder->state == SNAPBUILD_BUILDING_SNAPSHOT &&
    TransactionIdPrecedesOrEquals(builder->next_phase_at,
             running->oldestRunningXid))
 {
  builder->state = SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT;
  builder->next_phase_at = running->nextXid;

  ereport(LOG,
    (errmsg("logical decoding found initial consistent point at %X/%X",
      LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
     errdetail("Waiting for transactions (approximately %d) older than %u to end.",
         running->xcnt, running->nextXid)));

  SnapBuildWaitSnapshot(running, running->nextXid);
 }

 /*
  * c) transition from FULL_SNAPSHOT to CONSISTENT.
  *
  * In FULL_SNAPSHOT state, and this xl_running_xacts' oldestRunningXid is
  * >= than nextXid from when we switched to FULL_SNAPSHOT.  This means all
  * transactions that are currently in progress have a catalog snapshot,
  * and all their changes have been collected.  Switch to CONSISTENT.
  */
 else if (builder->state == SNAPBUILD_FULL_SNAPSHOT &&
    TransactionIdPrecedesOrEquals(builder->next_phase_at,
             running->oldestRunningXid))
 {
  builder->state = SNAPBUILD_CONSISTENT;
  builder->next_phase_at = InvalidTransactionId;

  ereport(LOG,
    (errmsg("logical decoding found consistent point at %X/%X",
      LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
     errdetail("There are no old transactions anymore.")));
 }

 /*
  * We already started to track running xacts and need to wait for all
  * in-progress ones to finish. We fall through to the normal processing of
  * records so incremental cleanup can be performed.
  */
 return true;
}

/* ---
 * Iterate through xids in record, wait for all older than the cutoff to
 * finish.  Then, if possible, log a new xl_running_xacts record.
 *
 * This isn't required for the correctness of decoding, but to:
 * a) allow isolationtester to notice that we're currently waiting for
 *   something.
 * b) log a new xl_running_xacts record where it'd be helpful, without having
 *   to wait for bgwriter or checkpointer.
 * ---
 */
static void
SnapBuildWaitSnapshot(xl_running_xacts *running, TransactionId cutoff)
{
 int   off;

 for (off = 0; off < running->xcnt; off++)
 {
  TransactionId xid = running->xids[off];

  /*
   * Upper layers should prevent that we ever need to wait on ourselves.
   * Check anyway, since failing to do so would either result in an
   * endless wait or an Assert() failure.
   */
  if (TransactionIdIsCurrentTransactionId(xid))
   elog(ERROR, "waiting for ourselves");

  if (TransactionIdFollows(xid, cutoff))
   continue;

  XactLockTableWait(xid, NULL, NULL, XLTW_None);
 }

 /*
  * All transactions we needed to finish finished - try to ensure there is
  * another xl_running_xacts record in a timely manner, without having to
  * wait for bgwriter or checkpointer to log one.  During recovery we can't
  * enforce that, so we'll have to wait.
  */
 if (!RecoveryInProgress())
 {
  LogStandbySnapshot();
 }
}

#define SnapBuildOnDiskConstantSize \
 offsetof(SnapBuildOnDisk, builder)
#define SnapBuildOnDiskNotChecksummedSize \
 offsetof(SnapBuildOnDisk, version)

#define SNAPBUILD_MAGIC 0x51A1E001
#define SNAPBUILD_VERSION 6

/*
 * Store/Load a snapshot from disk, depending on the snapshot builder's state.
 *
 * Supposed to be used by external (i.e. not snapbuild.c) code that just read
 * a record that's a potential location for a serialized snapshot.
 */
void
SnapBuildSerializationPoint(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn)
{
 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
  SnapBuildRestore(builder, lsn);
 else
  SnapBuildSerialize(builder, lsn);
}

/*
 * Serialize the snapshot 'builder' at the location 'lsn' if it hasn't already
 * been done by another decoding process.
 */
static void
SnapBuildSerialize(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn)
{
 Size  needed_length;
 SnapBuildOnDisk *ondisk = NULL;
 TransactionId *catchange_xip = NULL;
 MemoryContext old_ctx;
 size_t  catchange_xcnt;
 char    *ondisk_c;
 int   fd;
 char  tmppath[MAXPGPATH];
 char  path[MAXPGPATH];
 int   ret;
 struct stat stat_buf;
 Size  sz;

 Assert(lsn != InvalidXLogRecPtr);
 Assert(builder->last_serialized_snapshot == InvalidXLogRecPtr ||
     builder->last_serialized_snapshot <= lsn);

 /*
  * no point in serializing if we cannot continue to work immediately after
  * restoring the snapshot
  */
 if (builder->state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
  return;

 /* consistent snapshots have no next phase */
 Assert(builder->next_phase_at == InvalidTransactionId);

 /*
  * We identify snapshots by the LSN they are valid for. We don't need to
  * include timelines in the name as each LSN maps to exactly one timeline
  * unless the user used pg_resetwal or similar. If a user did so, there's
  * no hope continuing to decode anyway.
  */
 sprintf(path, "%s/%X-%X.snap",
   PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR,
   LSN_FORMAT_ARGS(lsn));

 /*
  * first check whether some other backend already has written the snapshot
  * for this LSN. It's perfectly fine if there's none, so we accept ENOENT
  * as a valid state. Everything else is an unexpected error.
  */
 ret = stat(path, &stat_buf);

 if (ret != 0 && errno != ENOENT)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not stat file \"%s\": %m", path)));

 else if (ret == 0)
 {
  /*
   * somebody else has already serialized to this point, don't overwrite
   * but remember location, so we don't need to read old data again.
   *
   * To be sure it has been synced to disk after the rename() from the
   * tempfile filename to the real filename, we just repeat the fsync.
   * That ought to be cheap because in most scenarios it should already
   * be safely on disk.
   */
  fsync_fname(path, false);
  fsync_fname(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR, true);

  builder->last_serialized_snapshot = lsn;
  goto out;
 }

 /*
  * there is an obvious race condition here between the time we stat(2) the
  * file and us writing the file. But we rename the file into place
  * atomically and all files created need to contain the same data anyway,
  * so this is perfectly fine, although a bit of a resource waste. Locking
  * seems like pointless complication.
  */
 elog(DEBUG1, "serializing snapshot to %s", path);

 /* to make sure only we will write to this tempfile, include pid */
 sprintf(tmppath, "%s/%X-%X.snap.%d.tmp",
   PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR,
   LSN_FORMAT_ARGS(lsn), MyProcPid);

 /*
  * Unlink temporary file if it already exists, needs to have been before a
  * crash/error since we won't enter this function twice from within a
  * single decoding slot/backend and the temporary file contains the pid of
  * the current process.
  */
 if (unlink(tmppath) != 0 && errno != ENOENT)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not remove file \"%s\": %m", tmppath)));

 old_ctx = MemoryContextSwitchTo(builder->context);

 /* Get the catalog modifying transactions that are yet not committed */
 catchange_xip = ReorderBufferGetCatalogChangesXacts(builder->reorder);
 catchange_xcnt = dclist_count(&builder->reorder->catchange_txns);

 needed_length = sizeof(SnapBuildOnDisk) +
  sizeof(TransactionId) * (builder->committed.xcnt + catchange_xcnt);

 ondisk_c = palloc0(needed_length);
 ondisk = (SnapBuildOnDisk *) ondisk_c;
 ondisk->magic = SNAPBUILD_MAGIC;
 ondisk->version = SNAPBUILD_VERSION;
 ondisk->length = needed_length;
 INIT_CRC32C(ondisk->checksum);
 COMP_CRC32C(ondisk->checksum,
    ((char *) ondisk) + SnapBuildOnDiskNotChecksummedSize,
    SnapBuildOnDiskConstantSize - SnapBuildOnDiskNotChecksummedSize);
 ondisk_c += sizeof(SnapBuildOnDisk);

 memcpy(&ondisk->builder, builder, sizeof(SnapBuild));
 /* NULL-ify memory-only data */
 ondisk->builder.context = NULL;
 ondisk->builder.snapshot = NULL;
 ondisk->builder.reorder = NULL;
 ondisk->builder.committed.xip = NULL;
 ondisk->builder.catchange.xip = NULL;
 /* update catchange only on disk data */
 ondisk->builder.catchange.xcnt = catchange_xcnt;

 COMP_CRC32C(ondisk->checksum,
    &ondisk->builder,
    sizeof(SnapBuild));

 /* copy committed xacts */
 if (builder->committed.xcnt > 0)
 {
  sz = sizeof(TransactionId) * builder->committed.xcnt;
  memcpy(ondisk_c, builder->committed.xip, sz);
  COMP_CRC32C(ondisk->checksum, ondisk_c, sz);
  ondisk_c += sz;
 }

 /* copy catalog modifying xacts */
 if (catchange_xcnt > 0)
 {
  sz = sizeof(TransactionId) * catchange_xcnt;
  memcpy(ondisk_c, catchange_xip, sz);
  COMP_CRC32C(ondisk->checksum, ondisk_c, sz);
  ondisk_c += sz;
 }

 FIN_CRC32C(ondisk->checksum);

 /* we have valid data now, open tempfile and write it there */
 fd = OpenTransientFile(tmppath,
         O_CREAT | O_EXCL | O_WRONLY | PG_BINARY);
 if (fd < 0)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not open file \"%s\": %m", tmppath)));

 errno = 0;
 pgstat_report_wait_start(WAIT_EVENT_SNAPBUILD_WRITE);
 if ((write(fd, ondisk, needed_length)) != needed_length)
 {
  int   save_errno = errno;

  CloseTransientFile(fd);

  /* if write didn't set errno, assume problem is no disk space */
  errno = save_errno ? save_errno : ENOSPC;
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not write to file \"%s\": %m", tmppath)));
 }
 pgstat_report_wait_end();

 /*
  * fsync the file before renaming so that even if we crash after this we
  * have either a fully valid file or nothing.
  *
  * It's safe to just ERROR on fsync() here because we'll retry the whole
  * operation including the writes.
  *
  * TODO: Do the fsync() via checkpoints/restartpoints, doing it here has
  * some noticeable overhead since it's performed synchronously during
  * decoding?
  */
 pgstat_report_wait_start(WAIT_EVENT_SNAPBUILD_SYNC);
 if (pg_fsync(fd) != 0)
 {
  int   save_errno = errno;

  CloseTransientFile(fd);
  errno = save_errno;
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not fsync file \"%s\": %m", tmppath)));
 }
 pgstat_report_wait_end();

 if (CloseTransientFile(fd) != 0)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not close file \"%s\": %m", tmppath)));

 fsync_fname(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR, true);

 /*
  * We may overwrite the work from some other backend, but that's ok, our
  * snapshot is valid as well, we'll just have done some superfluous work.
  */
 if (rename(tmppath, path) != 0)
 {
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not rename file \"%s\" to \"%s\": %m",
      tmppath, path)));
 }

 /* make sure we persist */
 fsync_fname(path, false);
 fsync_fname(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR, true);

 /*
  * Now there's no way we can lose the dumped state anymore, remember this
  * as a serialization point.
  */
 builder->last_serialized_snapshot = lsn;

 MemoryContextSwitchTo(old_ctx);

out:
 ReorderBufferSetRestartPoint(builder->reorder,
         builder->last_serialized_snapshot);
 /* be tidy */
 if (ondisk)
  pfree(ondisk);
 if (catchange_xip)
  pfree(catchange_xip);
}

/*
 * Restore the logical snapshot file contents to 'ondisk'.
 *
 * 'context' is the memory context where the catalog modifying/committed xid
 * will live.
 * If 'missing_ok' is true, will not throw an error if the file is not found.
 */
bool
SnapBuildRestoreSnapshot(SnapBuildOnDisk *ondisk, XLogRecPtr lsn,
       MemoryContext context, bool missing_ok)
{
 int   fd;
 pg_crc32c checksum;
 Size  sz;
 char  path[MAXPGPATH];

 sprintf(path, "%s/%X-%X.snap",
   PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR,
   LSN_FORMAT_ARGS(lsn));

 fd = OpenTransientFile(path, O_RDONLY | PG_BINARY);

 if (fd < 0)
 {
  if (missing_ok && errno == ENOENT)
   return false;

  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not open file \"%s\": %m", path)));
 }

 /* ----
  * Make sure the snapshot had been stored safely to disk, that's normally
  * cheap.
  * Note that we do not need PANIC here, nobody will be able to use the
  * slot without fsyncing, and saving it won't succeed without an fsync()
  * either...
  * ----
  */
 fsync_fname(path, false);
 fsync_fname(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR, true);

 /* read statically sized portion of snapshot */
 SnapBuildRestoreContents(fd, ondisk, SnapBuildOnDiskConstantSize, path);

 if (ondisk->magic != SNAPBUILD_MAGIC)
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
     errmsg("snapbuild state file \"%s\" has wrong magic number: %u instead of %u",
      path, ondisk->magic, SNAPBUILD_MAGIC)));

 if (ondisk->version != SNAPBUILD_VERSION)
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
     errmsg("snapbuild state file \"%s\" has unsupported version: %u instead of %u",
      path, ondisk->version, SNAPBUILD_VERSION)));

 INIT_CRC32C(checksum);
 COMP_CRC32C(checksum,
    ((char *) ondisk) + SnapBuildOnDiskNotChecksummedSize,
    SnapBuildOnDiskConstantSize - SnapBuildOnDiskNotChecksummedSize);

 /* read SnapBuild */
 SnapBuildRestoreContents(fd, &ondisk->builder, sizeof(SnapBuild), path);
 COMP_CRC32C(checksum, &ondisk->builder, sizeof(SnapBuild));

 /* restore committed xacts information */
 if (ondisk->builder.committed.xcnt > 0)
 {
  sz = sizeof(TransactionId) * ondisk->builder.committed.xcnt;
  ondisk->builder.committed.xip = MemoryContextAllocZero(context, sz);
  SnapBuildRestoreContents(fd, ondisk->builder.committed.xip, sz, path);
  COMP_CRC32C(checksum, ondisk->builder.committed.xip, sz);
 }

 /* restore catalog modifying xacts information */
 if (ondisk->builder.catchange.xcnt > 0)
 {
  sz = sizeof(TransactionId) * ondisk->builder.catchange.xcnt;
  ondisk->builder.catchange.xip = MemoryContextAllocZero(context, sz);
  SnapBuildRestoreContents(fd, ondisk->builder.catchange.xip, sz, path);
  COMP_CRC32C(checksum, ondisk->builder.catchange.xip, sz);
 }

 if (CloseTransientFile(fd) != 0)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not close file \"%s\": %m", path)));

 FIN_CRC32C(checksum);

 /* verify checksum of what we've read */
 if (!EQ_CRC32C(checksum, ondisk->checksum))
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
     errmsg("checksum mismatch for snapbuild state file \"%s\": is %u, should be %u",
      path, checksum, ondisk->checksum)));

 return true;
}

/*
 * Restore a snapshot into 'builder' if previously one has been stored at the
 * location indicated by 'lsn'. Returns true if successful, false otherwise.
 */
static bool
SnapBuildRestore(SnapBuild *builder, XLogRecPtr lsn)
{
 SnapBuildOnDisk ondisk;

 /* no point in loading a snapshot if we're already there */
 if (builder->state == SNAPBUILD_CONSISTENT)
  return false;

 /* validate and restore the snapshot to 'ondisk' */
 if (!SnapBuildRestoreSnapshot(&ondisk, lsn, builder->context, true))
  return false;

 /*
  * ok, we now have a sensible snapshot here, figure out if it has more
  * information than we have.
  */

 /*
  * We are only interested in consistent snapshots for now, comparing
  * whether one incomplete snapshot is more "advanced" seems to be
  * unnecessarily complex.
  */
 if (ondisk.builder.state < SNAPBUILD_CONSISTENT)
  goto snapshot_not_interesting;

 /*
  * Don't use a snapshot that requires an xmin that we cannot guarantee to
  * be available.
  */
 if (TransactionIdPrecedes(ondisk.builder.xmin, builder->initial_xmin_horizon))
  goto snapshot_not_interesting;

 /*
  * Consistent snapshots have no next phase. Reset next_phase_at as it is
  * possible that an old value may remain.
  */
 Assert(ondisk.builder.next_phase_at == InvalidTransactionId);
 builder->next_phase_at = InvalidTransactionId;

 /* ok, we think the snapshot is sensible, copy over everything important */
 builder->xmin = ondisk.builder.xmin;
 builder->xmax = ondisk.builder.xmax;
 builder->state = ondisk.builder.state;

 builder->committed.xcnt = ondisk.builder.committed.xcnt;
 /* We only allocated/stored xcnt, not xcnt_space xids ! */
 /* don't overwrite preallocated xip, if we don't have anything here */
 if (builder->committed.xcnt > 0)
 {
  pfree(builder->committed.xip);
  builder->committed.xcnt_space = ondisk.builder.committed.xcnt;
  builder->committed.xip = ondisk.builder.committed.xip;
 }
 ondisk.builder.committed.xip = NULL;

 /* set catalog modifying transactions */
 if (builder->catchange.xip)
  pfree(builder->catchange.xip);
 builder->catchange.xcnt = ondisk.builder.catchange.xcnt;
 builder->catchange.xip = ondisk.builder.catchange.xip;
 ondisk.builder.catchange.xip = NULL;

 /* our snapshot is not interesting anymore, build a new one */
 if (builder->snapshot != NULL)
 {
  SnapBuildSnapDecRefcount(builder->snapshot);
 }
 builder->snapshot = SnapBuildBuildSnapshot(builder);
 SnapBuildSnapIncRefcount(builder->snapshot);

 ReorderBufferSetRestartPoint(builder->reorder, lsn);

 Assert(builder->state == SNAPBUILD_CONSISTENT);

 ereport(LOG,
   (errmsg("logical decoding found consistent point at %X/%X",
     LSN_FORMAT_ARGS(lsn)),
    errdetail("Logical decoding will begin using saved snapshot.")));
 return true;

snapshot_not_interesting:
 if (ondisk.builder.committed.xip != NULL)
  pfree(ondisk.builder.committed.xip);
 if (ondisk.builder.catchange.xip != NULL)
  pfree(ondisk.builder.catchange.xip);
 return false;
}

/*
 * Read the contents of the serialized snapshot to 'dest'.
 */
static void
SnapBuildRestoreContents(int fd, void *dest, Size size, const char *path)
{
 int   readBytes;

 pgstat_report_wait_start(WAIT_EVENT_SNAPBUILD_READ);
 readBytes = read(fd, dest, size);
 pgstat_report_wait_end();
 if (readBytes != size)
 {
  int   save_errno = errno;

  CloseTransientFile(fd);

  if (readBytes < 0)
  {
   errno = save_errno;
   ereport(ERROR,
     (errcode_for_file_access(),
      errmsg("could not read file \"%s\": %m", path)));
  }
  else
   ereport(ERROR,
     (errcode(ERRCODE_DATA_CORRUPTED),
      errmsg("could not read file \"%s\": read %d of %zu",
       path, readBytes, size)));
 }
}

/*
 * Remove all serialized snapshots that are not required anymore because no
 * slot can need them. This doesn't actually have to run during a checkpoint,
 * but it's a convenient point to schedule this.
 *
 * NB: We run this during checkpoints even if logical decoding is disabled so
 * we cleanup old slots at some point after it got disabled.
 */
void
CheckPointSnapBuild(void)
{
 XLogRecPtr cutoff;
 XLogRecPtr redo;
 DIR     *snap_dir;
 struct dirent *snap_de;
 char  path[MAXPGPATH + sizeof(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR)];

 /*
  * We start off with a minimum of the last redo pointer. No new
  * replication slot will start before that, so that's a safe upper bound
  * for removal.
  */
 redo = GetRedoRecPtr();

 /* now check for the restart ptrs from existing slots */
 cutoff = ReplicationSlotsComputeLogicalRestartLSN();

 /* don't start earlier than the restart lsn */
 if (redo < cutoff)
  cutoff = redo;

 snap_dir = AllocateDir(PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR);
 while ((snap_de = ReadDir(snap_dir, PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR)) != NULL)
 {
  uint32  hi;
  uint32  lo;
  XLogRecPtr lsn;
  PGFileType de_type;

  if (strcmp(snap_de->d_name, ".") == 0 ||
   strcmp(snap_de->d_name, "..") == 0)
   continue;

  snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s", PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR, snap_de->d_name);
  de_type = get_dirent_type(path, snap_de, false, DEBUG1);

  if (de_type != PGFILETYPE_ERROR && de_type != PGFILETYPE_REG)
  {
   elog(DEBUG1, "only regular files expected: %s", path);
   continue;
  }

  /*
   * temporary filenames from SnapBuildSerialize() include the LSN and
   * everything but are postfixed by .$pid.tmp. We can just remove them
   * the same as other files because there can be none that are
   * currently being written that are older than cutoff.
   *
   * We just log a message if a file doesn't fit the pattern, it's
   * probably some editors lock/state file or similar...
   */
  if (sscanf(snap_de->d_name, "%X-%X.snap", &hi, &lo) != 2)
  {
   ereport(LOG,
     (errmsg("could not parse file name \"%s\"", path)));
   continue;
  }

  lsn = ((uint64) hi) << 32 | lo;

  /* check whether we still need it */
  if (lsn < cutoff || cutoff == InvalidXLogRecPtr)
  {
   elog(DEBUG1, "removing snapbuild snapshot %s", path);

   /*
    * It's not particularly harmful, though strange, if we can't
    * remove the file here. Don't prevent the checkpoint from
    * completing, that'd be a cure worse than the disease.
    */
   if (unlink(path) < 0)
   {
    ereport(LOG,
      (errcode_for_file_access(),
       errmsg("could not remove file \"%s\": %m",
        path)));
    continue;
   }
  }
 }
 FreeDir(snap_dir);
}

/*
 * Check if a logical snapshot at the specified point has been serialized.
 */
bool
SnapBuildSnapshotExists(XLogRecPtr lsn)
{
 char  path[MAXPGPATH];
 int   ret;
 struct stat stat_buf;

 sprintf(path, "%s/%X-%X.snap",
   PG_LOGICAL_SNAPSHOTS_DIR,
   LSN_FORMAT_ARGS(lsn));

 ret = stat(path, &stat_buf);

 if (ret != 0 && errno != ENOENT)
  ereport(ERROR,
    (errcode_for_file_access(),
     errmsg("could not stat file \"%s\": %m", path)));

 return ret == 0;
}