目前数据库或文件系统，WAL需要把内存中生成的日志信息插入到日志缓存中。为了实现日志高速缓存，日志管理系统会并发插入，通过预留全局位置来完成，一般使用两个64位的全局数据位置索引分别表示存储插入的起始和结束位置，最大能提供16EB(Exabyte)的数据索引的支持。为了保护全局的位置索引，WAL引入了一个高性能的原子锁实现每个日志缓存位置的保护，在NUMA架构中，特别是ARM架构中，由于原子锁退避和高跨CPU访问延迟，缓存一致性性能差异导致WAL并发的缓存保护成为瓶颈。
优化的主要涉及思想是将两个64位的全局数据位置信息通过128位原子操作替换原子锁，消除原子锁本身在跨CPU访问、原子锁退避（backoff）、缓存一致性代价。如图5-21所示。
图5-21 128CAS无锁临界区保护示意图
全局位置信息包括一个64位起始地址和一个64位的结束地址，将这两个地址合并成为一个128位信息，通过CAS原子操作完成免锁位置信息的预留。在ARM平台中没有实现128位的原子操作库，openGauss通过exclusive命令加载两个ARM64位数据来实现，ARM64汇编指令为LDXP/STXP。
关键数据结构及函数ReserveXLogInsertLocation的代码如下：
typedef union {
uint128 u128;
uint64 u64[2];
uint32 u32[4];
} uint128_u; /* 为了代码可读及操作，将u128设计成union的联合结构体，内存位置进行64位数值的赋值。 */
static void ReserveXLogInsertLocation(uint32 size, XLogRecPtr* StartPos, XLogRecPtr* EndPos, XLogRecPtr* PrevPtr)
{
volatile XLogCtlInsert* Insert = &t_thrd.shemem_ptr_cxt.XLogCtl->Insert;
uint64 startbytepos;
uint64 endbytepos;
uint64 prevbytepos;
size = MAXALIGN(size);
#if defined(__x86_64__) || defined(__aarch64__)
uint128_u compare;
uint128_u exchange;
uint128_u current;
compare = atomic_compare_and_swap_u128((uint128_u*)&Insert->CurrBytePos);
loop1:
startbytepos = compare.u64[0];
endbytepos = startbytepos + size;
exchange.u64[0] = endbytepos; /* 此处为了代码可读，将uint128设置成一个union的联合结构体。将起始和结束位置写入到exchange中。 */
exchange.u64[1] = startbytepos;
current = atomic_compare_and_swap_u128((uint128_u*)&Insert->CurrBytePos, compare, exchange);
if (!UINT128_IS_EQUAL(compare, current)) { /* 如果被其他线程并发更新，重新循环*/
UINT128_COPY(compare, current);
goto loop1;
}
prevbytepos = compare.u64[1];
#else
SpinLockAcquire(&Insert->insertpos_lck); /* 其余平台使用自旋锁原子锁来保护变量更新 */
startbytepos = Insert->CurrBytePos;
prevbytepos = Insert->PrevBytePos;
endbytepos = startbytepos + size;
Insert->CurrBytePos = endbytepos;
Insert->PrevBytePos = startbytepos;
SpinLockRelease(&Insert->insertpos_lck);
#endif /* __x86_64__|| __aarch64__ */
*StartPos = XLogBytePosToRecPtr(startbytepos);
*EndPos = XLogBytePosToEndRecPtr(endbytepos);
*PrevPtr = XLogBytePosToRecPtr(prevbytepos);
}
