Quelle  lwlock.c   Sprache: C

/*-------------------------------------------------------------------------
 *
 * lwlock.c
 *   Lightweight lock manager
 *
 * Lightweight locks are intended primarily to provide mutual exclusion of
 * access to shared-memory data structures.  Therefore, they offer both
 * exclusive and shared lock modes (to support read/write and read-only
 * access to a shared object).  There are few other frammishes.  User-level
 * locking should be done with the full lock manager --- which depends on
 * LWLocks to protect its shared state.
 *
 * In addition to exclusive and shared modes, lightweight locks can be used to
 * wait until a variable changes value.  The variable is initially not set
 * when the lock is acquired with LWLockAcquire, i.e. it remains set to the
 * value it was set to when the lock was released last, and can be updated
 * without releasing the lock by calling LWLockUpdateVar.  LWLockWaitForVar
 * waits for the variable to be updated, or until the lock is free.  When
 * releasing the lock with LWLockReleaseClearVar() the value can be set to an
 * appropriate value for a free lock.  The meaning of the variable is up to
 * the caller, the lightweight lock code just assigns and compares it.
 *
 * Portions Copyright (c) 1996-2025, PostgreSQL Global Development Group
 * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
 *
 * IDENTIFICATION
 *   src/backend/storage/lmgr/lwlock.c
 *
 * NOTES:
 *
 * This used to be a pretty straight forward reader-writer lock
 * implementation, in which the internal state was protected by a
 * spinlock. Unfortunately the overhead of taking the spinlock proved to be
 * too high for workloads/locks that were taken in shared mode very
 * frequently. Often we were spinning in the (obviously exclusive) spinlock,
 * while trying to acquire a shared lock that was actually free.
 *
 * Thus a new implementation was devised that provides wait-free shared lock
 * acquisition for locks that aren't exclusively locked.
 *
 * The basic idea is to have a single atomic variable 'lockcount' instead of
 * the formerly separate shared and exclusive counters and to use atomic
 * operations to acquire the lock. That's fairly easy to do for plain
 * rw-spinlocks, but a lot harder for something like LWLocks that want to wait
 * in the OS.
 *
 * For lock acquisition we use an atomic compare-and-exchange on the lockcount
 * variable. For exclusive lock we swap in a sentinel value
 * (LW_VAL_EXCLUSIVE), for shared locks we count the number of holders.
 *
 * To release the lock we use an atomic decrement to release the lock. If the
 * new value is zero (we get that atomically), we know we can/have to release
 * waiters.
 *
 * Obviously it is important that the sentinel value for exclusive locks
 * doesn't conflict with the maximum number of possible share lockers -
 * luckily MAX_BACKENDS makes that easily possible.
 *
 *
 * The attentive reader might have noticed that naively doing the above has a
 * glaring race condition: We try to lock using the atomic operations and
 * notice that we have to wait. Unfortunately by the time we have finished
 * queuing, the former locker very well might have already finished its
 * work. That's problematic because we're now stuck waiting inside the OS.

 * To mitigate those races we use a two phased attempt at locking:
 *  Phase 1: Try to do it atomically, if we succeed, nice
 *  Phase 2: Add ourselves to the waitqueue of the lock
 *  Phase 3: Try to grab the lock again, if we succeed, remove ourselves from
 *     the queue
 *  Phase 4: Sleep till wake-up, goto Phase 1
 *
 * This protects us against the problem from above as nobody can release too
 *   quick, before we're queued, since after Phase 2 we're already queued.
 * -------------------------------------------------------------------------
 */
#include "postgres.h"

#include "miscadmin.h"
#include "pg_trace.h"
#include "pgstat.h"
#include "port/pg_bitutils.h"
#include "storage/proc.h"
#include "storage/proclist.h"
#include "storage/procnumber.h"
#include "storage/spin.h"
#include "utils/memutils.h"

#ifdef LWLOCK_STATS
#include "utils/hsearch.h"
#endif


#define LW_FLAG_HAS_WAITERS   ((uint32) 1 << 31)
#define LW_FLAG_RELEASE_OK   ((uint32) 1 << 30)
#define LW_FLAG_LOCKED    ((uint32) 1 << 29)
#define LW_FLAG_BITS    3
#define LW_FLAG_MASK    (((1<<LW_FLAG_BITS)-1)<<(32-LW_FLAG_BITS))

/* assumes MAX_BACKENDS is a (power of 2) - 1, checked below */
#define LW_VAL_EXCLUSIVE   (MAX_BACKENDS + 1)
#define LW_VAL_SHARED    1

/* already (power of 2)-1, i.e. suitable for a mask */
#define LW_SHARED_MASK    MAX_BACKENDS
#define LW_LOCK_MASK    (MAX_BACKENDS | LW_VAL_EXCLUSIVE)


StaticAssertDecl(((MAX_BACKENDS + 1) & MAX_BACKENDS) == 0,
     "MAX_BACKENDS + 1 needs to be a power of 2");

StaticAssertDecl((MAX_BACKENDS & LW_FLAG_MASK) == 0,
     "MAX_BACKENDS and LW_FLAG_MASK overlap");

StaticAssertDecl((LW_VAL_EXCLUSIVE & LW_FLAG_MASK) == 0,
     "LW_VAL_EXCLUSIVE and LW_FLAG_MASK overlap");

/*
 * There are three sorts of LWLock "tranches":
 *
 * 1. The individually-named locks defined in lwlocklist.h each have their
 * own tranche.  We absorb the names of these tranches from there into
 * BuiltinTrancheNames here.
 *
 * 2. There are some predefined tranches for built-in groups of locks.
 * These are listed in enum BuiltinTrancheIds in lwlock.h, and their names
 * appear in BuiltinTrancheNames[] below.
 *
 * 3. Extensions can create new tranches, via either RequestNamedLWLockTranche
 * or LWLockRegisterTranche.  The names of these that are known in the current
 * process appear in LWLockTrancheNames[].
 *
 * All these names are user-visible as wait event names, so choose with care
 * ... and do not forget to update the documentation's list of wait events.
 */
static const char *const BuiltinTrancheNames[] = {
#define PG_LWLOCK(id, lockname) [id] = CppAsString(lockname),
#include "storage/lwlocklist.h"
#undef PG_LWLOCK
 [LWTRANCHE_XACT_BUFFER] = "XactBuffer",
 [LWTRANCHE_COMMITTS_BUFFER] = "CommitTsBuffer",
 [LWTRANCHE_SUBTRANS_BUFFER] = "SubtransBuffer",
 [LWTRANCHE_MULTIXACTOFFSET_BUFFER] = "MultiXactOffsetBuffer",
 [LWTRANCHE_MULTIXACTMEMBER_BUFFER] = "MultiXactMemberBuffer",
 [LWTRANCHE_NOTIFY_BUFFER] = "NotifyBuffer",
 [LWTRANCHE_SERIAL_BUFFER] = "SerialBuffer",
 [LWTRANCHE_WAL_INSERT] = "WALInsert",
 [LWTRANCHE_BUFFER_CONTENT] = "BufferContent",
 [LWTRANCHE_REPLICATION_ORIGIN_STATE] = "ReplicationOriginState",
 [LWTRANCHE_REPLICATION_SLOT_IO] = "ReplicationSlotIO",
 [LWTRANCHE_LOCK_FASTPATH] = "LockFastPath",
 [LWTRANCHE_BUFFER_MAPPING] = "BufferMapping",
 [LWTRANCHE_LOCK_MANAGER] = "LockManager",
 [LWTRANCHE_PREDICATE_LOCK_MANAGER] = "PredicateLockManager",
 [LWTRANCHE_PARALLEL_HASH_JOIN] = "ParallelHashJoin",
 [LWTRANCHE_PARALLEL_BTREE_SCAN] = "ParallelBtreeScan",
 [LWTRANCHE_PARALLEL_QUERY_DSA] = "ParallelQueryDSA",
 [LWTRANCHE_PER_SESSION_DSA] = "PerSessionDSA",
 [LWTRANCHE_PER_SESSION_RECORD_TYPE] = "PerSessionRecordType",
 [LWTRANCHE_PER_SESSION_RECORD_TYPMOD] = "PerSessionRecordTypmod",
 [LWTRANCHE_SHARED_TUPLESTORE] = "SharedTupleStore",
 [LWTRANCHE_SHARED_TIDBITMAP] = "SharedTidBitmap",
 [LWTRANCHE_PARALLEL_APPEND] = "ParallelAppend",
 [LWTRANCHE_PER_XACT_PREDICATE_LIST] = "PerXactPredicateList",
 [LWTRANCHE_PGSTATS_DSA] = "PgStatsDSA",
 [LWTRANCHE_PGSTATS_HASH] = "PgStatsHash",
 [LWTRANCHE_PGSTATS_DATA] = "PgStatsData",
 [LWTRANCHE_LAUNCHER_DSA] = "LogicalRepLauncherDSA",
 [LWTRANCHE_LAUNCHER_HASH] = "LogicalRepLauncherHash",
 [LWTRANCHE_DSM_REGISTRY_DSA] = "DSMRegistryDSA",
 [LWTRANCHE_DSM_REGISTRY_HASH] = "DSMRegistryHash",
 [LWTRANCHE_COMMITTS_SLRU] = "CommitTsSLRU",
 [LWTRANCHE_MULTIXACTOFFSET_SLRU] = "MultiXactOffsetSLRU",
 [LWTRANCHE_MULTIXACTMEMBER_SLRU] = "MultiXactMemberSLRU",
 [LWTRANCHE_NOTIFY_SLRU] = "NotifySLRU",
 [LWTRANCHE_SERIAL_SLRU] = "SerialSLRU",
 [LWTRANCHE_SUBTRANS_SLRU] = "SubtransSLRU",
 [LWTRANCHE_XACT_SLRU] = "XactSLRU",
 [LWTRANCHE_PARALLEL_VACUUM_DSA] = "ParallelVacuumDSA",
 [LWTRANCHE_AIO_URING_COMPLETION] = "AioUringCompletion",
};

StaticAssertDecl(lengthof(BuiltinTrancheNames) ==
     LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED,
     "missing entries in BuiltinTrancheNames[]");

/*
 * This is indexed by tranche ID minus LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED, and
 * stores the names of all dynamically-created tranches known to the current
 * process.  Any unused entries in the array will contain NULL.
 */
static const char **LWLockTrancheNames = NULL;
static int LWLockTrancheNamesAllocated = 0;

/*
 * This points to the main array of LWLocks in shared memory.  Backends inherit
 * the pointer by fork from the postmaster (except in the EXEC_BACKEND case,
 * where we have special measures to pass it down).
 */
LWLockPadded *MainLWLockArray = NULL;

/*
 * We use this structure to keep track of locked LWLocks for release
 * during error recovery.  Normally, only a few will be held at once, but
 * occasionally the number can be much higher; for example, the pg_buffercache
 * extension locks all buffer partitions simultaneously.
 */
#define MAX_SIMUL_LWLOCKS 200

/* struct representing the LWLocks we're holding */
typedef struct LWLockHandle
{
 LWLock    *lock;
 LWLockMode mode;
} LWLockHandle;

static int num_held_lwlocks = 0;
static LWLockHandle held_lwlocks[MAX_SIMUL_LWLOCKS];

/* struct representing the LWLock tranche request for named tranche */
typedef struct NamedLWLockTrancheRequest
{
 char  tranche_name[NAMEDATALEN];
 int   num_lwlocks;
} NamedLWLockTrancheRequest;

static NamedLWLockTrancheRequest *NamedLWLockTrancheRequestArray = NULL;
static int NamedLWLockTrancheRequestsAllocated = 0;

/*
 * NamedLWLockTrancheRequests is both the valid length of the request array,
 * and the length of the shared-memory NamedLWLockTrancheArray later on.
 * This variable and NamedLWLockTrancheArray are non-static so that
 * postmaster.c can copy them to child processes in EXEC_BACKEND builds.
 */
int   NamedLWLockTrancheRequests = 0;

/* points to data in shared memory: */
NamedLWLockTranche *NamedLWLockTrancheArray = NULL;

static void InitializeLWLocks(void);
static inline void LWLockReportWaitStart(LWLock *lock);
static inline void LWLockReportWaitEnd(void);
static const char *GetLWTrancheName(uint16 trancheId);

#define T_NAME(lock) \
 GetLWTrancheName((lock)->tranche)

#ifdef LWLOCK_STATS
typedef struct lwlock_stats_key
{
 int   tranche;
 void    *instance;
}   lwlock_stats_key;

typedef struct lwlock_stats
{
 lwlock_stats_key key;
 int   sh_acquire_count;
 int   ex_acquire_count;
 int   block_count;
 int   dequeue_self_count;
 int   spin_delay_count;
}   lwlock_stats;

static HTAB *lwlock_stats_htab;
static lwlock_stats lwlock_stats_dummy;
#endif

#ifdef LOCK_DEBUG
bool  Trace_lwlocks = false;

inline static void
PRINT_LWDEBUG(const char *where, LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 /* hide statement & context here, otherwise the log is just too verbose */
 if (Trace_lwlocks)
 {
  uint32  state = pg_atomic_read_u32(&lock->state);

  ereport(LOG,
    (errhidestmt(true),
     errhidecontext(true),
     errmsg_internal("%d: %s(%s %p): excl %u shared %u haswaiters %u waiters %u rOK %d",
         MyProcPid,
         where, T_NAME(lock), lock,
         (state & LW_VAL_EXCLUSIVE) != 0,
         state & LW_SHARED_MASK,
         (state & LW_FLAG_HAS_WAITERS) != 0,
         pg_atomic_read_u32(&lock->nwaiters),
         (state & LW_FLAG_RELEASE_OK) != 0)));
 }
}

inline static void
LOG_LWDEBUG(const char *where, LWLock *lock, const char *msg)
{
 /* hide statement & context here, otherwise the log is just too verbose */
 if (Trace_lwlocks)
 {
  ereport(LOG,
    (errhidestmt(true),
     errhidecontext(true),
     errmsg_internal("%s(%s %p): %s", where,
         T_NAME(lock), lock, msg)));
 }
}

#else       /* not LOCK_DEBUG */
#define PRINT_LWDEBUG(a,b,c) ((void)0)
#define LOG_LWDEBUG(a,b,c) ((void)0)
#endif       /* LOCK_DEBUG */

#ifdef LWLOCK_STATS

static void init_lwlock_stats(void);
static void print_lwlock_stats(int code, Datum arg);
static lwlock_stats * get_lwlock_stats_entry(LWLock *lock);

static void
init_lwlock_stats(void)
{
 HASHCTL  ctl;
 static MemoryContext lwlock_stats_cxt = NULL;
 static bool exit_registered = false;

 if (lwlock_stats_cxt != NULL)
  MemoryContextDelete(lwlock_stats_cxt);

 /*
  * The LWLock stats will be updated within a critical section, which
  * requires allocating new hash entries. Allocations within a critical
  * section are normally not allowed because running out of memory would
  * lead to a PANIC, but LWLOCK_STATS is debugging code that's not normally
  * turned on in production, so that's an acceptable risk. The hash entries
  * are small, so the risk of running out of memory is minimal in practice.
 */
 lwlock_stats_cxt = AllocSetContextCreate(TopMemoryContext,
            "LWLock stats",
            ALLOCSET_DEFAULT_SIZES);
 MemoryContextAllowInCriticalSection(lwlock_stats_cxt, true);

 ctl.keysize = sizeof(lwlock_stats_key);
 ctl.entrysize = sizeof(lwlock_stats);
 ctl.hcxt = lwlock_stats_cxt;
 lwlock_stats_htab = hash_create("lwlock stats", 16384, &ctl,
         HASH_ELEM | HASH_BLOBS | HASH_CONTEXT);
 if (!exit_registered)
 {
  on_shmem_exit(print_lwlock_stats, 0);
  exit_registered = true;
 }
}

static void
print_lwlock_stats(int code, Datum arg)
{
 HASH_SEQ_STATUS scan;
 lwlock_stats *lwstats;

 hash_seq_init(&scan, lwlock_stats_htab);

 /* Grab an LWLock to keep different backends from mixing reports */
 LWLockAcquire(&MainLWLockArray[0].lock, LW_EXCLUSIVE);

 while ((lwstats = (lwlock_stats *) hash_seq_search(&scan)) != NULL)
 {
  fprintf(stderr,
    "PID %d lwlock %s %p: shacq %u exacq %u blk %u spindelay %u dequeue self %u\n",
    MyProcPid, GetLWTrancheName(lwstats->key.tranche),
    lwstats->key.instance, lwstats->sh_acquire_count,
    lwstats->ex_acquire_count, lwstats->block_count,
    lwstats->spin_delay_count, lwstats->dequeue_self_count);
 }

 LWLockRelease(&MainLWLockArray[0].lock);
}

static lwlock_stats *
get_lwlock_stats_entry(LWLock *lock)
{
 lwlock_stats_key key;
 lwlock_stats *lwstats;
 bool  found;

 /*
  * During shared memory initialization, the hash table doesn't exist yet.
  * Stats of that phase aren't very interesting, so just collect operations
  * on all locks in a single dummy entry.
 */
 if (lwlock_stats_htab == NULL)
  return &lwlock_stats_dummy;

 /* Fetch or create the entry. */
 MemSet(&key, 0, sizeof(key));
 key.tranche = lock->tranche;
 key.instance = lock;
 lwstats = hash_search(lwlock_stats_htab, &key, HASH_ENTER, &found);
 if (!found)
 {
  lwstats->sh_acquire_count = 0;
  lwstats->ex_acquire_count = 0;
  lwstats->block_count = 0;
  lwstats->dequeue_self_count = 0;
  lwstats->spin_delay_count = 0;
 }
 return lwstats;
}
#endif       /* LWLOCK_STATS */


/*
 * Compute number of LWLocks required by named tranches.  These will be
 * allocated in the main array.
 */
static int
NumLWLocksForNamedTranches(void)
{
 int   numLocks = 0;
 int   i;

 for (i = 0; i < NamedLWLockTrancheRequests; i++)
  numLocks += NamedLWLockTrancheRequestArray[i].num_lwlocks;

 return numLocks;
}

/*
 * Compute shmem space needed for LWLocks and named tranches.
 */
Size
LWLockShmemSize(void)
{
 Size  size;
 int   i;
 int   numLocks = NUM_FIXED_LWLOCKS;

 /* Calculate total number of locks needed in the main array. */
 numLocks += NumLWLocksForNamedTranches();

 /* Space for the LWLock array. */
 size = mul_size(numLocks, sizeof(LWLockPadded));

 /* Space for dynamic allocation counter, plus room for alignment. */
 size = add_size(size, sizeof(int) + LWLOCK_PADDED_SIZE);

 /* space for named tranches. */
 size = add_size(size, mul_size(NamedLWLockTrancheRequests, sizeof(NamedLWLockTranche)));

 /* space for name of each tranche. */
 for (i = 0; i < NamedLWLockTrancheRequests; i++)
  size = add_size(size, strlen(NamedLWLockTrancheRequestArray[i].tranche_name) + 1);

 return size;
}

/*
 * Allocate shmem space for the main LWLock array and all tranches and
 * initialize it.  We also register extension LWLock tranches here.
 */
void
CreateLWLocks(void)
{
 if (!IsUnderPostmaster)
 {
  Size  spaceLocks = LWLockShmemSize();
  int     *LWLockCounter;
  char    *ptr;

  /* Allocate space */
  ptr = (char *) ShmemAlloc(spaceLocks);

  /* Leave room for dynamic allocation of tranches */
  ptr += sizeof(int);

  /* Ensure desired alignment of LWLock array */
  ptr += LWLOCK_PADDED_SIZE - ((uintptr_t) ptr) % LWLOCK_PADDED_SIZE;

  MainLWLockArray = (LWLockPadded *) ptr;

  /*
   * Initialize the dynamic-allocation counter for tranches, which is
   * stored just before the first LWLock.
 */
  LWLockCounter = (int *) ((char *) MainLWLockArray - sizeof(int));
  *LWLockCounter = LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED;

  /* Initialize all LWLocks */
  InitializeLWLocks();
 }

 /* Register named extension LWLock tranches in the current process. */
 for (int i = 0; i < NamedLWLockTrancheRequests; i++)
  LWLockRegisterTranche(NamedLWLockTrancheArray[i].trancheId,
         NamedLWLockTrancheArray[i].trancheName);
}

/*
 * Initialize LWLocks that are fixed and those belonging to named tranches.
 */
static void
InitializeLWLocks(void)
{
 int   numNamedLocks = NumLWLocksForNamedTranches();
 int   id;
 int   i;
 int   j;
 LWLockPadded *lock;

 /* Initialize all individual LWLocks in main array */
 for (id = 0, lock = MainLWLockArray; id < NUM_INDIVIDUAL_LWLOCKS; id++, lock++)
  LWLockInitialize(&lock->lock, id);

 /* Initialize buffer mapping LWLocks in main array */
 lock = MainLWLockArray + BUFFER_MAPPING_LWLOCK_OFFSET;
 for (id = 0; id < NUM_BUFFER_PARTITIONS; id++, lock++)
  LWLockInitialize(&lock->lock, LWTRANCHE_BUFFER_MAPPING);

 /* Initialize lmgrs' LWLocks in main array */
 lock = MainLWLockArray + LOCK_MANAGER_LWLOCK_OFFSET;
 for (id = 0; id < NUM_LOCK_PARTITIONS; id++, lock++)
  LWLockInitialize(&lock->lock, LWTRANCHE_LOCK_MANAGER);

 /* Initialize predicate lmgrs' LWLocks in main array */
 lock = MainLWLockArray + PREDICATELOCK_MANAGER_LWLOCK_OFFSET;
 for (id = 0; id < NUM_PREDICATELOCK_PARTITIONS; id++, lock++)
  LWLockInitialize(&lock->lock, LWTRANCHE_PREDICATE_LOCK_MANAGER);

 /*
  * Copy the info about any named tranches into shared memory (so that
  * other processes can see it), and initialize the requested LWLocks.
 */
 if (NamedLWLockTrancheRequests > 0)
 {
  char    *trancheNames;

  NamedLWLockTrancheArray = (NamedLWLockTranche *)
   &MainLWLockArray[NUM_FIXED_LWLOCKS + numNamedLocks];

  trancheNames = (char *) NamedLWLockTrancheArray +
   (NamedLWLockTrancheRequests * sizeof(NamedLWLockTranche));
  lock = &MainLWLockArray[NUM_FIXED_LWLOCKS];

  for (i = 0; i < NamedLWLockTrancheRequests; i++)
  {
   NamedLWLockTrancheRequest *request;
   NamedLWLockTranche *tranche;
   char    *name;

   request = &NamedLWLockTrancheRequestArray[i];
   tranche = &NamedLWLockTrancheArray[i];

   name = trancheNames;
   trancheNames += strlen(request->tranche_name) + 1;
   strcpy(name, request->tranche_name);
   tranche->trancheId = LWLockNewTrancheId();
   tranche->trancheName = name;

   for (j = 0; j < request->num_lwlocks; j++, lock++)
    LWLockInitialize(&lock->lock, tranche->trancheId);
  }
 }
}

/*
 * InitLWLockAccess - initialize backend-local state needed to hold LWLocks
 */
void
InitLWLockAccess(void)
{
#ifdef LWLOCK_STATS
 init_lwlock_stats();
#endif
}

/*
 * GetNamedLWLockTranche - returns the base address of LWLock from the
 *  specified tranche.
 *
 * Caller needs to retrieve the requested number of LWLocks starting from
 * the base lock address returned by this API.  This can be used for
 * tranches that are requested by using RequestNamedLWLockTranche() API.
 */
LWLockPadded *
GetNamedLWLockTranche(const char *tranche_name)
{
 int   lock_pos;
 int   i;

 /*
  * Obtain the position of base address of LWLock belonging to requested
  * tranche_name in MainLWLockArray.  LWLocks for named tranches are placed
  * in MainLWLockArray after fixed locks.
 */
 lock_pos = NUM_FIXED_LWLOCKS;
 for (i = 0; i < NamedLWLockTrancheRequests; i++)
 {
  if (strcmp(NamedLWLockTrancheRequestArray[i].tranche_name,
       tranche_name) == 0)
   return &MainLWLockArray[lock_pos];

  lock_pos += NamedLWLockTrancheRequestArray[i].num_lwlocks;
 }

 elog(ERROR, "requested tranche is not registered");

 /* just to keep compiler quiet */
 return NULL;
}

/*
 * Allocate a new tranche ID.
 */
int
LWLockNewTrancheId(void)
{
 int   result;
 int     *LWLockCounter;

 LWLockCounter = (int *) ((char *) MainLWLockArray - sizeof(int));
 /* We use the ShmemLock spinlock to protect LWLockCounter */
 SpinLockAcquire(ShmemLock);
 result = (*LWLockCounter)++;
 SpinLockRelease(ShmemLock);

 return result;
}

/*
 * Register a dynamic tranche name in the lookup table of the current process.
 *
 * This routine will save a pointer to the tranche name passed as an argument,
 * so the name should be allocated in a backend-lifetime context
 * (shared memory, TopMemoryContext, static constant, or similar).
 *
 * The tranche name will be user-visible as a wait event name, so try to
 * use a name that fits the style for those.
 */
void
LWLockRegisterTranche(int tranche_id, const char *tranche_name)
{
 /* This should only be called for user-defined tranches. */
 if (tranche_id < LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED)
  return;

 /* Convert to array index. */
 tranche_id -= LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED;

 /* If necessary, create or enlarge array. */
 if (tranche_id >= LWLockTrancheNamesAllocated)
 {
  int   newalloc;

  newalloc = pg_nextpower2_32(Max(8, tranche_id + 1));

  if (LWLockTrancheNames == NULL)
   LWLockTrancheNames = (const char **)
    MemoryContextAllocZero(TopMemoryContext,
            newalloc * sizeof(char *));
  else
   LWLockTrancheNames =
    repalloc0_array(LWLockTrancheNames, const char *, LWLockTrancheNamesAllocated, newalloc);
  LWLockTrancheNamesAllocated = newalloc;
 }

 LWLockTrancheNames[tranche_id] = tranche_name;
}

/*
 * RequestNamedLWLockTranche
 *  Request that extra LWLocks be allocated during postmaster
 *  startup.
 *
 * This may only be called via the shmem_request_hook of a library that is
 * loaded into the postmaster via shared_preload_libraries.  Calls from
 * elsewhere will fail.
 *
 * The tranche name will be user-visible as a wait event name, so try to
 * use a name that fits the style for those.
 */
void
RequestNamedLWLockTranche(const char *tranche_name, int num_lwlocks)
{
 NamedLWLockTrancheRequest *request;

 if (!process_shmem_requests_in_progress)
  elog(FATAL, "cannot request additional LWLocks outside shmem_request_hook");

 if (NamedLWLockTrancheRequestArray == NULL)
 {
  NamedLWLockTrancheRequestsAllocated = 16;
  NamedLWLockTrancheRequestArray = (NamedLWLockTrancheRequest *)
   MemoryContextAlloc(TopMemoryContext,
          NamedLWLockTrancheRequestsAllocated
          * sizeof(NamedLWLockTrancheRequest));
 }

 if (NamedLWLockTrancheRequests >= NamedLWLockTrancheRequestsAllocated)
 {
  int   i = pg_nextpower2_32(NamedLWLockTrancheRequests + 1);

  NamedLWLockTrancheRequestArray = (NamedLWLockTrancheRequest *)
   repalloc(NamedLWLockTrancheRequestArray,
      i * sizeof(NamedLWLockTrancheRequest));
  NamedLWLockTrancheRequestsAllocated = i;
 }

 request = &NamedLWLockTrancheRequestArray[NamedLWLockTrancheRequests];
 Assert(strlen(tranche_name) + 1 <= NAMEDATALEN);
 strlcpy(request->tranche_name, tranche_name, NAMEDATALEN);
 request->num_lwlocks = num_lwlocks;
 NamedLWLockTrancheRequests++;
}

/*
 * LWLockInitialize - initialize a new lwlock; it's initially unlocked
 */
void
LWLockInitialize(LWLock *lock, int tranche_id)
{
 pg_atomic_init_u32(&lock->state, LW_FLAG_RELEASE_OK);
#ifdef LOCK_DEBUG
 pg_atomic_init_u32(&lock->nwaiters, 0);
#endif
 lock->tranche = tranche_id;
 proclist_init(&lock->waiters);
}

/*
 * Report start of wait event for light-weight locks.
 *
 * This function will be used by all the light-weight lock calls which
 * needs to wait to acquire the lock.  This function distinguishes wait
 * event based on tranche and lock id.
 */
static inline void
LWLockReportWaitStart(LWLock *lock)
{
 pgstat_report_wait_start(PG_WAIT_LWLOCK | lock->tranche);
}

/*
 * Report end of wait event for light-weight locks.
 */
static inline void
LWLockReportWaitEnd(void)
{
 pgstat_report_wait_end();
}

/*
 * Return the name of an LWLock tranche.
 */
static const char *
GetLWTrancheName(uint16 trancheId)
{
 /* Built-in tranche or individual LWLock? */
 if (trancheId < LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED)
  return BuiltinTrancheNames[trancheId];

 /*
  * It's an extension tranche, so look in LWLockTrancheNames[].  However,
  * it's possible that the tranche has never been registered in the current
  * process, in which case give up and return "extension".
 */
 trancheId -= LWTRANCHE_FIRST_USER_DEFINED;

 if (trancheId >= LWLockTrancheNamesAllocated ||
  LWLockTrancheNames[trancheId] == NULL)
  return "extension";

 return LWLockTrancheNames[trancheId];
}

/*
 * Return an identifier for an LWLock based on the wait class and event.
 */
const char *
GetLWLockIdentifier(uint32 classId, uint16 eventId)
{
 Assert(classId == PG_WAIT_LWLOCK);
 /* The event IDs are just tranche numbers. */
 return GetLWTrancheName(eventId);
}

/*
 * Internal function that tries to atomically acquire the lwlock in the passed
 * in mode.
 *
 * This function will not block waiting for a lock to become free - that's the
 * caller's job.
 *
 * Returns true if the lock isn't free and we need to wait.
 */
static bool
LWLockAttemptLock(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 uint32  old_state;

 Assert(mode == LW_EXCLUSIVE || mode == LW_SHARED);

 /*
  * Read once outside the loop, later iterations will get the newer value
  * via compare & exchange.
 */
 old_state = pg_atomic_read_u32(&lock->state);

 /* loop until we've determined whether we could acquire the lock or not */
 while (true)
 {
  uint32  desired_state;
  bool  lock_free;

  desired_state = old_state;

  if (mode == LW_EXCLUSIVE)
  {
   lock_free = (old_state & LW_LOCK_MASK) == 0;
   if (lock_free)
    desired_state += LW_VAL_EXCLUSIVE;
  }
  else
  {
   lock_free = (old_state & LW_VAL_EXCLUSIVE) == 0;
   if (lock_free)
    desired_state += LW_VAL_SHARED;
  }

  /*
   * Attempt to swap in the state we are expecting. If we didn't see
   * lock to be free, that's just the old value. If we saw it as free,
   * we'll attempt to mark it acquired. The reason that we always swap
   * in the value is that this doubles as a memory barrier. We could try
   * to be smarter and only swap in values if we saw the lock as free,
   * but benchmark haven't shown it as beneficial so far.
   *
   * Retry if the value changed since we last looked at it.
 */
  if (pg_atomic_compare_exchange_u32(&lock->state,
             &old_state, desired_state))
  {
   if (lock_free)
   {
    /* Great! Got the lock. */
#ifdef LOCK_DEBUG
    if (mode == LW_EXCLUSIVE)
     lock->owner = MyProc;
#endif
    return false;
   }
   else
    return true; /* somebody else has the lock */
  }
 }
 pg_unreachable();
}

/*
 * Lock the LWLock's wait list against concurrent activity.
 *
 * NB: even though the wait list is locked, non-conflicting lock operations
 * may still happen concurrently.
 *
 * Time spent holding mutex should be short!
 */
static void
LWLockWaitListLock(LWLock *lock)
{
 uint32  old_state;
#ifdef LWLOCK_STATS
 lwlock_stats *lwstats;
 uint32  delays = 0;

 lwstats = get_lwlock_stats_entry(lock);
#endif

 while (true)
 {
  /* always try once to acquire lock directly */
  old_state = pg_atomic_fetch_or_u32(&lock->state, LW_FLAG_LOCKED);
  if (!(old_state & LW_FLAG_LOCKED))
   break;    /* got lock */

  /* and then spin without atomic operations until lock is released */
  {
   SpinDelayStatus delayStatus;

   init_local_spin_delay(&delayStatus);

   while (old_state & LW_FLAG_LOCKED)
   {
    perform_spin_delay(&delayStatus);
    old_state = pg_atomic_read_u32(&lock->state);
   }
#ifdef LWLOCK_STATS
   delays += delayStatus.delays;
#endif
   finish_spin_delay(&delayStatus);
  }

  /*
   * Retry. The lock might obviously already be re-acquired by the time
   * we're attempting to get it again.
 */
 }

#ifdef LWLOCK_STATS
 lwstats->spin_delay_count += delays;
#endif
}

/*
 * Unlock the LWLock's wait list.
 *
 * Note that it can be more efficient to manipulate flags and release the
 * locks in a single atomic operation.
 */
static void
LWLockWaitListUnlock(LWLock *lock)
{
 uint32  old_state PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY;

 old_state = pg_atomic_fetch_and_u32(&lock->state, ~LW_FLAG_LOCKED);

 Assert(old_state & LW_FLAG_LOCKED);
}

/*
 * Wakeup all the lockers that currently have a chance to acquire the lock.
 */
static void
LWLockWakeup(LWLock *lock)
{
 bool  new_release_ok;
 bool  wokeup_somebody = false;
 proclist_head wakeup;
 proclist_mutable_iter iter;

 proclist_init(&wakeup);

 new_release_ok = true;

 /* lock wait list while collecting backends to wake up */
 LWLockWaitListLock(lock);

 proclist_foreach_modify(iter, &lock->waiters, lwWaitLink)
 {
  PGPROC    *waiter = GetPGProcByNumber(iter.cur);

  if (wokeup_somebody && waiter->lwWaitMode == LW_EXCLUSIVE)
   continue;

  proclist_delete(&lock->waiters, iter.cur, lwWaitLink);
  proclist_push_tail(&wakeup, iter.cur, lwWaitLink);

  if (waiter->lwWaitMode != LW_WAIT_UNTIL_FREE)
  {
   /*
    * Prevent additional wakeups until retryer gets to run. Backends
    * that are just waiting for the lock to become free don't retry
    * automatically.
 */
   new_release_ok = false;

   /*
    * Don't wakeup (further) exclusive locks.
 */
   wokeup_somebody = true;
  }

  /*
   * Signal that the process isn't on the wait list anymore. This allows
   * LWLockDequeueSelf() to remove itself of the waitlist with a
   * proclist_delete(), rather than having to check if it has been
   * removed from the list.
 */
  Assert(waiter->lwWaiting == LW_WS_WAITING);
  waiter->lwWaiting = LW_WS_PENDING_WAKEUP;

  /*
   * Once we've woken up an exclusive lock, there's no point in waking
   * up anybody else.
 */
  if (waiter->lwWaitMode == LW_EXCLUSIVE)
   break;
 }

 Assert(proclist_is_empty(&wakeup) || pg_atomic_read_u32(&lock->state) & LW_FLAG_HAS_WAITERS);

 /* unset required flags, and release lock, in one fell swoop */
 {
  uint32  old_state;
  uint32  desired_state;

  old_state = pg_atomic_read_u32(&lock->state);
  while (true)
  {
   desired_state = old_state;

   /* compute desired flags */

   if (new_release_ok)
    desired_state |= LW_FLAG_RELEASE_OK;
   else
    desired_state &= ~LW_FLAG_RELEASE_OK;

   if (proclist_is_empty(&lock->waiters))
    desired_state &= ~LW_FLAG_HAS_WAITERS;

   desired_state &= ~LW_FLAG_LOCKED; /* release lock */

   if (pg_atomic_compare_exchange_u32(&lock->state, &old_state,
              desired_state))
    break;
  }
 }

 /* Awaken any waiters I removed from the queue. */
 proclist_foreach_modify(iter, &wakeup, lwWaitLink)
 {
  PGPROC    *waiter = GetPGProcByNumber(iter.cur);

  LOG_LWDEBUG("LWLockRelease", lock, "release waiter");
  proclist_delete(&wakeup, iter.cur, lwWaitLink);

  /*
   * Guarantee that lwWaiting being unset only becomes visible once the
   * unlink from the link has completed. Otherwise the target backend
   * could be woken up for other reason and enqueue for a new lock - if
   * that happens before the list unlink happens, the list would end up
   * being corrupted.
   *
   * The barrier pairs with the LWLockWaitListLock() when enqueuing for
   * another lock.
 */
  pg_write_barrier();
  waiter->lwWaiting = LW_WS_NOT_WAITING;
  PGSemaphoreUnlock(waiter->sem);
 }
}

/*
 * Add ourselves to the end of the queue.
 *
 * NB: Mode can be LW_WAIT_UNTIL_FREE here!
 */
static void
LWLockQueueSelf(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 /*
  * If we don't have a PGPROC structure, there's no way to wait. This
  * should never occur, since MyProc should only be null during shared
  * memory initialization.
 */
 if (MyProc == NULL)
  elog(PANIC, "cannot wait without a PGPROC structure");

 if (MyProc->lwWaiting != LW_WS_NOT_WAITING)
  elog(PANIC, "queueing for lock while waiting on another one");

 LWLockWaitListLock(lock);

 /* setting the flag is protected by the spinlock */
 pg_atomic_fetch_or_u32(&lock->state, LW_FLAG_HAS_WAITERS);

 MyProc->lwWaiting = LW_WS_WAITING;
 MyProc->lwWaitMode = mode;

 /* LW_WAIT_UNTIL_FREE waiters are always at the front of the queue */
 if (mode == LW_WAIT_UNTIL_FREE)
  proclist_push_head(&lock->waiters, MyProcNumber, lwWaitLink);
 else
  proclist_push_tail(&lock->waiters, MyProcNumber, lwWaitLink);

 /* Can release the mutex now */
 LWLockWaitListUnlock(lock);

#ifdef LOCK_DEBUG
 pg_atomic_fetch_add_u32(&lock->nwaiters, 1);
#endif
}

/*
 * Remove ourselves from the waitlist.
 *
 * This is used if we queued ourselves because we thought we needed to sleep
 * but, after further checking, we discovered that we don't actually need to
 * do so.
 */
static void
LWLockDequeueSelf(LWLock *lock)
{
 bool  on_waitlist;

#ifdef LWLOCK_STATS
 lwlock_stats *lwstats;

 lwstats = get_lwlock_stats_entry(lock);

 lwstats->dequeue_self_count++;
#endif

 LWLockWaitListLock(lock);

 /*
  * Remove ourselves from the waitlist, unless we've already been removed.
  * The removal happens with the wait list lock held, so there's no race in
  * this check.
 */
 on_waitlist = MyProc->lwWaiting == LW_WS_WAITING;
 if (on_waitlist)
  proclist_delete(&lock->waiters, MyProcNumber, lwWaitLink);

 if (proclist_is_empty(&lock->waiters) &&
  (pg_atomic_read_u32(&lock->state) & LW_FLAG_HAS_WAITERS) != 0)
 {
  pg_atomic_fetch_and_u32(&lock->state, ~LW_FLAG_HAS_WAITERS);
 }

 /* XXX: combine with fetch_and above? */
 LWLockWaitListUnlock(lock);

 /* clear waiting state again, nice for debugging */
 if (on_waitlist)
  MyProc->lwWaiting = LW_WS_NOT_WAITING;
 else
 {
  int   extraWaits = 0;

  /*
   * Somebody else dequeued us and has or will wake us up. Deal with the
   * superfluous absorption of a wakeup.
 */

  /*
   * Reset RELEASE_OK flag if somebody woke us before we removed
   * ourselves - they'll have set it to false.
 */
  pg_atomic_fetch_or_u32(&lock->state, LW_FLAG_RELEASE_OK);

  /*
   * Now wait for the scheduled wakeup, otherwise our ->lwWaiting would
   * get reset at some inconvenient point later. Most of the time this
   * will immediately return.
 */
  for (;;)
  {
   PGSemaphoreLock(MyProc->sem);
   if (MyProc->lwWaiting == LW_WS_NOT_WAITING)
    break;
   extraWaits++;
  }

  /*
   * Fix the process wait semaphore's count for any absorbed wakeups.
 */
  while (extraWaits-- > 0)
   PGSemaphoreUnlock(MyProc->sem);
 }

#ifdef LOCK_DEBUG
 {
  /* not waiting anymore */
  uint32  nwaiters PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY = pg_atomic_fetch_sub_u32(&lock->nwaiters, 1);

  Assert(nwaiters < MAX_BACKENDS);
 }
#endif
}

/*
 * LWLockAcquire - acquire a lightweight lock in the specified mode
 *
 * If the lock is not available, sleep until it is.  Returns true if the lock
 * was available immediately, false if we had to sleep.
 *
 * Side effect: cancel/die interrupts are held off until lock release.
 */
bool
LWLockAcquire(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 PGPROC    *proc = MyProc;
 bool  result = true;
 int   extraWaits = 0;
#ifdef LWLOCK_STATS
 lwlock_stats *lwstats;

 lwstats = get_lwlock_stats_entry(lock);
#endif

 Assert(mode == LW_SHARED || mode == LW_EXCLUSIVE);

 PRINT_LWDEBUG("LWLockAcquire", lock, mode);

#ifdef LWLOCK_STATS
 /* Count lock acquisition attempts */
 if (mode == LW_EXCLUSIVE)
  lwstats->ex_acquire_count++;
 else
  lwstats->sh_acquire_count++;
#endif       /* LWLOCK_STATS */

 /*
  * We can't wait if we haven't got a PGPROC.  This should only occur
  * during bootstrap or shared memory initialization.  Put an Assert here
  * to catch unsafe coding practices.
 */
 Assert(!(proc == NULL && IsUnderPostmaster));

 /* Ensure we will have room to remember the lock */
 if (num_held_lwlocks >= MAX_SIMUL_LWLOCKS)
  elog(ERROR, "too many LWLocks taken");

 /*
  * Lock out cancel/die interrupts until we exit the code section protected
  * by the LWLock.  This ensures that interrupts will not interfere with
  * manipulations of data structures in shared memory.
 */
 HOLD_INTERRUPTS();

 /*
  * Loop here to try to acquire lock after each time we are signaled by
  * LWLockRelease.
  *
  * NOTE: it might seem better to have LWLockRelease actually grant us the
  * lock, rather than retrying and possibly having to go back to sleep. But
  * in practice that is no good because it means a process swap for every
  * lock acquisition when two or more processes are contending for the same
  * lock.  Since LWLocks are normally used to protect not-very-long
  * sections of computation, a process needs to be able to acquire and
  * release the same lock many times during a single CPU time slice, even
  * in the presence of contention.  The efficiency of being able to do that
  * outweighs the inefficiency of sometimes wasting a process dispatch
  * cycle because the lock is not free when a released waiter finally gets
  * to run.  See pgsql-hackers archives for 29-Dec-01.
 */
 for (;;)
 {
  bool  mustwait;

  /*
   * Try to grab the lock the first time, we're not in the waitqueue
   * yet/anymore.
 */
  mustwait = LWLockAttemptLock(lock, mode);

  if (!mustwait)
  {
   LOG_LWDEBUG("LWLockAcquire", lock, "immediately acquired lock");
   break;    /* got the lock */
  }

  /*
   * Ok, at this point we couldn't grab the lock on the first try. We
   * cannot simply queue ourselves to the end of the list and wait to be
   * woken up because by now the lock could long have been released.
   * Instead add us to the queue and try to grab the lock again. If we
   * succeed we need to revert the queuing and be happy, otherwise we
   * recheck the lock. If we still couldn't grab it, we know that the
   * other locker will see our queue entries when releasing since they
   * existed before we checked for the lock.
 */

  /* add to the queue */
  LWLockQueueSelf(lock, mode);

  /* we're now guaranteed to be woken up if necessary */
  mustwait = LWLockAttemptLock(lock, mode);

  /* ok, grabbed the lock the second time round, need to undo queueing */
  if (!mustwait)
  {
   LOG_LWDEBUG("LWLockAcquire", lock, "acquired, undoing queue");

   LWLockDequeueSelf(lock);
   break;
  }

  /*
   * Wait until awakened.
   *
   * It is possible that we get awakened for a reason other than being
   * signaled by LWLockRelease.  If so, loop back and wait again.  Once
   * we've gotten the LWLock, re-increment the sema by the number of
   * additional signals received.
 */
  LOG_LWDEBUG("LWLockAcquire", lock, "waiting");

#ifdef LWLOCK_STATS
  lwstats->block_count++;
#endif

  LWLockReportWaitStart(lock);
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START(T_NAME(lock), mode);

  for (;;)
  {
   PGSemaphoreLock(proc->sem);
   if (proc->lwWaiting == LW_WS_NOT_WAITING)
    break;
   extraWaits++;
  }

  /* Retrying, allow LWLockRelease to release waiters again. */
  pg_atomic_fetch_or_u32(&lock->state, LW_FLAG_RELEASE_OK);

#ifdef LOCK_DEBUG
  {
   /* not waiting anymore */
   uint32  nwaiters PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY = pg_atomic_fetch_sub_u32(&lock->nwaiters, 1);

   Assert(nwaiters < MAX_BACKENDS);
  }
#endif

  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE(T_NAME(lock), mode);
  LWLockReportWaitEnd();

  LOG_LWDEBUG("LWLockAcquire", lock, "awakened");

  /* Now loop back and try to acquire lock again. */
  result = false;
 }

 if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE_ENABLED())
  TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE(T_NAME(lock), mode);

 /* Add lock to list of locks held by this backend */
 held_lwlocks[num_held_lwlocks].lock = lock;
 held_lwlocks[num_held_lwlocks++].mode = mode;

 /*
  * Fix the process wait semaphore's count for any absorbed wakeups.
 */
 while (extraWaits-- > 0)
  PGSemaphoreUnlock(proc->sem);

 return result;
}

/*
 * LWLockConditionalAcquire - acquire a lightweight lock in the specified mode
 *
 * If the lock is not available, return false with no side-effects.
 *
 * If successful, cancel/die interrupts are held off until lock release.
 */
bool
LWLockConditionalAcquire(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 bool  mustwait;

 Assert(mode == LW_SHARED || mode == LW_EXCLUSIVE);

 PRINT_LWDEBUG("LWLockConditionalAcquire", lock, mode);

 /* Ensure we will have room to remember the lock */
 if (num_held_lwlocks >= MAX_SIMUL_LWLOCKS)
  elog(ERROR, "too many LWLocks taken");

 /*
  * Lock out cancel/die interrupts until we exit the code section protected
  * by the LWLock.  This ensures that interrupts will not interfere with
  * manipulations of data structures in shared memory.
 */
 HOLD_INTERRUPTS();

 /* Check for the lock */
 mustwait = LWLockAttemptLock(lock, mode);

 if (mustwait)
 {
  /* Failed to get lock, so release interrupt holdoff */
  RESUME_INTERRUPTS();

  LOG_LWDEBUG("LWLockConditionalAcquire", lock, "failed");
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_CONDACQUIRE_FAIL_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_CONDACQUIRE_FAIL(T_NAME(lock), mode);
 }
 else
 {
  /* Add lock to list of locks held by this backend */
  held_lwlocks[num_held_lwlocks].lock = lock;
  held_lwlocks[num_held_lwlocks++].mode = mode;
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_CONDACQUIRE_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_CONDACQUIRE(T_NAME(lock), mode);
 }
 return !mustwait;
}

/*
 * LWLockAcquireOrWait - Acquire lock, or wait until it's free
 *
 * The semantics of this function are a bit funky.  If the lock is currently
 * free, it is acquired in the given mode, and the function returns true.  If
 * the lock isn't immediately free, the function waits until it is released
 * and returns false, but does not acquire the lock.
 *
 * This is currently used for WALWriteLock: when a backend flushes the WAL,
 * holding WALWriteLock, it can flush the commit records of many other
 * backends as a side-effect.  Those other backends need to wait until the
 * flush finishes, but don't need to acquire the lock anymore.  They can just
 * wake up, observe that their records have already been flushed, and return.
 */
bool
LWLockAcquireOrWait(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 PGPROC    *proc = MyProc;
 bool  mustwait;
 int   extraWaits = 0;
#ifdef LWLOCK_STATS
 lwlock_stats *lwstats;

 lwstats = get_lwlock_stats_entry(lock);
#endif

 Assert(mode == LW_SHARED || mode == LW_EXCLUSIVE);

 PRINT_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, mode);

 /* Ensure we will have room to remember the lock */
 if (num_held_lwlocks >= MAX_SIMUL_LWLOCKS)
  elog(ERROR, "too many LWLocks taken");

 /*
  * Lock out cancel/die interrupts until we exit the code section protected
  * by the LWLock.  This ensures that interrupts will not interfere with
  * manipulations of data structures in shared memory.
 */
 HOLD_INTERRUPTS();

 /*
  * NB: We're using nearly the same twice-in-a-row lock acquisition
  * protocol as LWLockAcquire(). Check its comments for details.
 */
 mustwait = LWLockAttemptLock(lock, mode);

 if (mustwait)
 {
  LWLockQueueSelf(lock, LW_WAIT_UNTIL_FREE);

  mustwait = LWLockAttemptLock(lock, mode);

  if (mustwait)
  {
   /*
    * Wait until awakened.  Like in LWLockAcquire, be prepared for
    * bogus wakeups.
 */
   LOG_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, "waiting");

#ifdef LWLOCK_STATS
   lwstats->block_count++;
#endif

   LWLockReportWaitStart(lock);
   if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START_ENABLED())
    TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START(T_NAME(lock), mode);

   for (;;)
   {
    PGSemaphoreLock(proc->sem);
    if (proc->lwWaiting == LW_WS_NOT_WAITING)
     break;
    extraWaits++;
   }

#ifdef LOCK_DEBUG
   {
    /* not waiting anymore */
    uint32  nwaiters PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY = pg_atomic_fetch_sub_u32(&lock->nwaiters, 1);

    Assert(nwaiters < MAX_BACKENDS);
   }
#endif
   if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE_ENABLED())
    TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE(T_NAME(lock), mode);
   LWLockReportWaitEnd();

   LOG_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, "awakened");
  }
  else
  {
   LOG_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, "acquired, undoing queue");

   /*
    * Got lock in the second attempt, undo queueing. We need to treat
    * this as having successfully acquired the lock, otherwise we'd
    * not necessarily wake up people we've prevented from acquiring
    * the lock.
 */
   LWLockDequeueSelf(lock);
  }
 }

 /*
  * Fix the process wait semaphore's count for any absorbed wakeups.
 */
 while (extraWaits-- > 0)
  PGSemaphoreUnlock(proc->sem);

 if (mustwait)
 {
  /* Failed to get lock, so release interrupt holdoff */
  RESUME_INTERRUPTS();
  LOG_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, "failed");
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE_OR_WAIT_FAIL_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE_OR_WAIT_FAIL(T_NAME(lock), mode);
 }
 else
 {
  LOG_LWDEBUG("LWLockAcquireOrWait", lock, "succeeded");
  /* Add lock to list of locks held by this backend */
  held_lwlocks[num_held_lwlocks].lock = lock;
  held_lwlocks[num_held_lwlocks++].mode = mode;
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE_OR_WAIT_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_ACQUIRE_OR_WAIT(T_NAME(lock), mode);
 }

 return !mustwait;
}

/*
 * Does the lwlock in its current state need to wait for the variable value to
 * change?
 *
 * If we don't need to wait, and it's because the value of the variable has
 * changed, store the current value in newval.
 *
 * *result is set to true if the lock was free, and false otherwise.
 */
static bool
LWLockConflictsWithVar(LWLock *lock, pg_atomic_uint64 *valptr, uint64 oldval,
        uint64 *newval, bool *result)
{
 bool  mustwait;
 uint64  value;

 /*
  * Test first to see if it the slot is free right now.
  *
  * XXX: the unique caller of this routine, WaitXLogInsertionsToFinish()
  * via LWLockWaitForVar(), uses an implied barrier with a spinlock before
  * this, so we don't need a memory barrier here as far as the current
  * usage is concerned.  But that might not be safe in general.
 */
 mustwait = (pg_atomic_read_u32(&lock->state) & LW_VAL_EXCLUSIVE) != 0;

 if (!mustwait)
 {
  *result = true;
  return false;
 }

 *result = false;

 /*
  * Reading this value atomically is safe even on platforms where uint64
  * cannot be read without observing a torn value.
 */
 value = pg_atomic_read_u64(valptr);

 if (value != oldval)
 {
  mustwait = false;
  *newval = value;
 }
 else
 {
  mustwait = true;
 }

 return mustwait;
}

/*
 * LWLockWaitForVar - Wait until lock is free, or a variable is updated.
 *
 * If the lock is held and *valptr equals oldval, waits until the lock is
 * either freed, or the lock holder updates *valptr by calling
 * LWLockUpdateVar.  If the lock is free on exit (immediately or after
 * waiting), returns true.  If the lock is still held, but *valptr no longer
 * matches oldval, returns false and sets *newval to the current value in
 * *valptr.
 *
 * Note: this function ignores shared lock holders; if the lock is held
 * in shared mode, returns 'true'.
 *
 * Be aware that LWLockConflictsWithVar() does not include a memory barrier,
 * hence the caller of this function may want to rely on an explicit barrier or
 * an implied barrier via spinlock or LWLock to avoid memory ordering issues.
 */
bool
LWLockWaitForVar(LWLock *lock, pg_atomic_uint64 *valptr, uint64 oldval,
     uint64 *newval)
{
 PGPROC    *proc = MyProc;
 int   extraWaits = 0;
 bool  result = false;
#ifdef LWLOCK_STATS
 lwlock_stats *lwstats;

 lwstats = get_lwlock_stats_entry(lock);
#endif

 PRINT_LWDEBUG("LWLockWaitForVar", lock, LW_WAIT_UNTIL_FREE);

 /*
  * Lock out cancel/die interrupts while we sleep on the lock.  There is no
  * cleanup mechanism to remove us from the wait queue if we got
  * interrupted.
 */
 HOLD_INTERRUPTS();

 /*
  * Loop here to check the lock's status after each time we are signaled.
 */
 for (;;)
 {
  bool  mustwait;

  mustwait = LWLockConflictsWithVar(lock, valptr, oldval, newval,
            &result);

  if (!mustwait)
   break;    /* the lock was free or value didn't match */

  /*
   * Add myself to wait queue. Note that this is racy, somebody else
   * could wakeup before we're finished queuing. NB: We're using nearly
   * the same twice-in-a-row lock acquisition protocol as
   * LWLockAcquire(). Check its comments for details. The only
   * difference is that we also have to check the variable's values when
   * checking the state of the lock.
 */
  LWLockQueueSelf(lock, LW_WAIT_UNTIL_FREE);

  /*
   * Set RELEASE_OK flag, to make sure we get woken up as soon as the
   * lock is released.
 */
  pg_atomic_fetch_or_u32(&lock->state, LW_FLAG_RELEASE_OK);

  /*
   * We're now guaranteed to be woken up if necessary. Recheck the lock
   * and variables state.
 */
  mustwait = LWLockConflictsWithVar(lock, valptr, oldval, newval,
            &result);

  /* Ok, no conflict after we queued ourselves. Undo queueing. */
  if (!mustwait)
  {
   LOG_LWDEBUG("LWLockWaitForVar", lock, "free, undoing queue");

   LWLockDequeueSelf(lock);
   break;
  }

  /*
   * Wait until awakened.
   *
   * It is possible that we get awakened for a reason other than being
   * signaled by LWLockRelease.  If so, loop back and wait again.  Once
   * we've gotten the LWLock, re-increment the sema by the number of
   * additional signals received.
 */
  LOG_LWDEBUG("LWLockWaitForVar", lock, "waiting");

#ifdef LWLOCK_STATS
  lwstats->block_count++;
#endif

  LWLockReportWaitStart(lock);
  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_START(T_NAME(lock), LW_EXCLUSIVE);

  for (;;)
  {
   PGSemaphoreLock(proc->sem);
   if (proc->lwWaiting == LW_WS_NOT_WAITING)
    break;
   extraWaits++;
  }

#ifdef LOCK_DEBUG
  {
   /* not waiting anymore */
   uint32  nwaiters PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY = pg_atomic_fetch_sub_u32(&lock->nwaiters, 1);

   Assert(nwaiters < MAX_BACKENDS);
  }
#endif

  if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE_ENABLED())
   TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_WAIT_DONE(T_NAME(lock), LW_EXCLUSIVE);
  LWLockReportWaitEnd();

  LOG_LWDEBUG("LWLockWaitForVar", lock, "awakened");

  /* Now loop back and check the status of the lock again. */
 }

 /*
  * Fix the process wait semaphore's count for any absorbed wakeups.
 */
 while (extraWaits-- > 0)
  PGSemaphoreUnlock(proc->sem);

 /*
  * Now okay to allow cancel/die interrupts.
 */
 RESUME_INTERRUPTS();

 return result;
}


/*
 * LWLockUpdateVar - Update a variable and wake up waiters atomically
 *
 * Sets *valptr to 'val', and wakes up all processes waiting for us with
 * LWLockWaitForVar().  It first sets the value atomically and then wakes up
 * waiting processes so that any process calling LWLockWaitForVar() on the same
 * lock is guaranteed to see the new value, and act accordingly.
 *
 * The caller must be holding the lock in exclusive mode.
 */
void
LWLockUpdateVar(LWLock *lock, pg_atomic_uint64 *valptr, uint64 val)
{
 proclist_head wakeup;
 proclist_mutable_iter iter;

 PRINT_LWDEBUG("LWLockUpdateVar", lock, LW_EXCLUSIVE);

 /*
  * Note that pg_atomic_exchange_u64 is a full barrier, so we're guaranteed
  * that the variable is updated before waking up waiters.
 */
 pg_atomic_exchange_u64(valptr, val);

 proclist_init(&wakeup);

 LWLockWaitListLock(lock);

 Assert(pg_atomic_read_u32(&lock->state) & LW_VAL_EXCLUSIVE);

 /*
  * See if there are any LW_WAIT_UNTIL_FREE waiters that need to be woken
  * up. They are always in the front of the queue.
 */
 proclist_foreach_modify(iter, &lock->waiters, lwWaitLink)
 {
  PGPROC    *waiter = GetPGProcByNumber(iter.cur);

  if (waiter->lwWaitMode != LW_WAIT_UNTIL_FREE)
   break;

  proclist_delete(&lock->waiters, iter.cur, lwWaitLink);
  proclist_push_tail(&wakeup, iter.cur, lwWaitLink);

  /* see LWLockWakeup() */
  Assert(waiter->lwWaiting == LW_WS_WAITING);
  waiter->lwWaiting = LW_WS_PENDING_WAKEUP;
 }

 /* We are done updating shared state of the lock itself. */
 LWLockWaitListUnlock(lock);

 /*
  * Awaken any waiters I removed from the queue.
 */
 proclist_foreach_modify(iter, &wakeup, lwWaitLink)
 {
  PGPROC    *waiter = GetPGProcByNumber(iter.cur);

  proclist_delete(&wakeup, iter.cur, lwWaitLink);
  /* check comment in LWLockWakeup() about this barrier */
  pg_write_barrier();
  waiter->lwWaiting = LW_WS_NOT_WAITING;
  PGSemaphoreUnlock(waiter->sem);
 }
}


/*
 * Stop treating lock as held by current backend.
 *
 * This is the code that can be shared between actually releasing a lock
 * (LWLockRelease()) and just not tracking ownership of the lock anymore
 * without releasing the lock (LWLockDisown()).
 *
 * Returns the mode in which the lock was held by the current backend.
 *
 * NB: This does not call RESUME_INTERRUPTS(), but leaves that responsibility
 * of the caller.
 *
 * NB: This will leave lock->owner pointing to the current backend (if
 * LOCK_DEBUG is set). This is somewhat intentional, as it makes it easier to
 * debug cases of missing wakeups during lock release.
 */
static inline LWLockMode
LWLockDisownInternal(LWLock *lock)
{
 LWLockMode mode;
 int   i;

 /*
  * Remove lock from list of locks held.  Usually, but not always, it will
  * be the latest-acquired lock; so search array backwards.
 */
 for (i = num_held_lwlocks; --i >= 0;)
  if (lock == held_lwlocks[i].lock)
   break;

 if (i < 0)
  elog(ERROR, "lock %s is not held", T_NAME(lock));

 mode = held_lwlocks[i].mode;

 num_held_lwlocks--;
 for (; i < num_held_lwlocks; i++)
  held_lwlocks[i] = held_lwlocks[i + 1];

 return mode;
}

/*
 * Helper function to release lock, shared between LWLockRelease() and
 * LWLockReleaseDisowned().
 */
static void
LWLockReleaseInternal(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 uint32  oldstate;
 bool  check_waiters;

 /*
  * Release my hold on lock, after that it can immediately be acquired by
  * others, even if we still have to wakeup other waiters.
 */
 if (mode == LW_EXCLUSIVE)
  oldstate = pg_atomic_sub_fetch_u32(&lock->state, LW_VAL_EXCLUSIVE);
 else
  oldstate = pg_atomic_sub_fetch_u32(&lock->state, LW_VAL_SHARED);

 /* nobody else can have that kind of lock */
 Assert(!(oldstate & LW_VAL_EXCLUSIVE));

 if (TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_RELEASE_ENABLED())
  TRACE_POSTGRESQL_LWLOCK_RELEASE(T_NAME(lock));

 /*
  * We're still waiting for backends to get scheduled, don't wake them up
  * again.
 */
 if ((oldstate & (LW_FLAG_HAS_WAITERS | LW_FLAG_RELEASE_OK)) ==
  (LW_FLAG_HAS_WAITERS | LW_FLAG_RELEASE_OK) &&
  (oldstate & LW_LOCK_MASK) == 0)
  check_waiters = true;
 else
  check_waiters = false;

 /*
  * As waking up waiters requires the spinlock to be acquired, only do so
  * if necessary.
 */
 if (check_waiters)
 {
  /* XXX: remove before commit? */
  LOG_LWDEBUG("LWLockRelease", lock, "releasing waiters");
  LWLockWakeup(lock);
 }
}


/*
 * Stop treating lock as held by current backend.
 *
 * After calling this function it's the callers responsibility to ensure that
 * the lock gets released (via LWLockReleaseDisowned()), even in case of an
 * error. This only is desirable if the lock is going to be released in a
 * different process than the process that acquired it.
 */
void
LWLockDisown(LWLock *lock)
{
 LWLockDisownInternal(lock);

 RESUME_INTERRUPTS();
}

/*
 * LWLockRelease - release a previously acquired lock
 */
void
LWLockRelease(LWLock *lock)
{
 LWLockMode mode;

 mode = LWLockDisownInternal(lock);

 PRINT_LWDEBUG("LWLockRelease", lock, mode);

 LWLockReleaseInternal(lock, mode);

 /*
  * Now okay to allow cancel/die interrupts.
 */
 RESUME_INTERRUPTS();
}

/*
 * Release lock previously disowned with LWLockDisown().
 */
void
LWLockReleaseDisowned(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 LWLockReleaseInternal(lock, mode);
}

/*
 * LWLockReleaseClearVar - release a previously acquired lock, reset variable
 */
void
LWLockReleaseClearVar(LWLock *lock, pg_atomic_uint64 *valptr, uint64 val)
{
 /*
  * Note that pg_atomic_exchange_u64 is a full barrier, so we're guaranteed
  * that the variable is updated before releasing the lock.
 */
 pg_atomic_exchange_u64(valptr, val);

 LWLockRelease(lock);
}


/*
 * LWLockReleaseAll - release all currently-held locks
 *
 * Used to clean up after ereport(ERROR). An important difference between this
 * function and retail LWLockRelease calls is that InterruptHoldoffCount is
 * unchanged by this operation.  This is necessary since InterruptHoldoffCount
 * has been set to an appropriate level earlier in error recovery. We could
 * decrement it below zero if we allow it to drop for each released lock!
 *
 * Note that this function must be safe to call even before the LWLock
 * subsystem has been initialized (e.g., during early startup failures).
 * In that case, num_held_lwlocks will be 0 and we do nothing.
 */
void
LWLockReleaseAll(void)
{
 while (num_held_lwlocks > 0)
 {
  HOLD_INTERRUPTS();  /* match the upcoming RESUME_INTERRUPTS */

  LWLockRelease(held_lwlocks[num_held_lwlocks - 1].lock);
 }

 Assert(num_held_lwlocks == 0);
}


/*
 * ForEachLWLockHeldByMe - run a callback for each held lock
 *
 * This is meant as debug support only.
 */
void
ForEachLWLockHeldByMe(void (*callback) (LWLock *, LWLockMode, void *),
       void *context)
{
 int   i;

 for (i = 0; i < num_held_lwlocks; i++)
  callback(held_lwlocks[i].lock, held_lwlocks[i].mode, context);
}

/*
 * LWLockHeldByMe - test whether my process holds a lock in any mode
 *
 * This is meant as debug support only.
 */
bool
LWLockHeldByMe(LWLock *lock)
{
 int   i;

 for (i = 0; i < num_held_lwlocks; i++)
 {
  if (held_lwlocks[i].lock == lock)
   return true;
 }
 return false;
}

/*
 * LWLockAnyHeldByMe - test whether my process holds any of an array of locks
 *
 * This is meant as debug support only.
 */
bool
LWLockAnyHeldByMe(LWLock *lock, int nlocks, size_t stride)
{
 char    *held_lock_addr;
 char    *begin;
 char    *end;
 int   i;

 begin = (char *) lock;
 end = begin + nlocks * stride;
 for (i = 0; i < num_held_lwlocks; i++)
 {
  held_lock_addr = (char *) held_lwlocks[i].lock;
  if (held_lock_addr >= begin &&
   held_lock_addr < end &&
   (held_lock_addr - begin) % stride == 0)
   return true;
 }
 return false;
}

/*
 * LWLockHeldByMeInMode - test whether my process holds a lock in given mode
 *
 * This is meant as debug support only.
 */
bool
LWLockHeldByMeInMode(LWLock *lock, LWLockMode mode)
{
 int   i;

 for (i = 0; i < num_held_lwlocks; i++)
 {
  if (held_lwlocks[i].lock == lock && held_lwlocks[i].mode == mode)
   return true;
 }
 return false;
}