事務簡介
- 事務管理器：有限狀態機
- 日志管理器
- CLOG：事務的執行結果
- XLOG：undo/redo日志
- 鎖管理器：實現並發控制，讀階段采用MVCC，寫階段采用鎖控制實現不同的隔離級別
- 日志管理器
PostgreSQL為每條事務創建一個postgre進程，並發執行事務。采用分層的機制執行事務，上層事務塊和底層事務。上層事務塊是用戶眼中的事務，用於控制事務執行的狀態；底層事務是事務中的每條語句，可以改變上層事務塊的狀態。
上層事務塊
每個postgre進程只有一個事務塊，上層事務塊記錄着本次事務執行過程中的各個狀態。
typedef enum TBlockState
{
/* not-in-transaction-block states */
TBLOCK_DEFAULT, /* idle */
TBLOCK_STARTED, /* 執行簡單查詢事務 */
/* transaction block states */
TBLOCK_BEGIN, /* 遇見事務開始BEGIN */
TBLOCK_INPROGRESS, /* 事務正在執行中 */
TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS, /* live transaction inside parallel worker */
TBLOCK_END, /* 遇見事務結束COMMIT/END的時候設置 */
TBLOCK_ABORT, /* 事務出錯，等待ROLLBACK */
TBLOCK_ABORT_END, /* 事務出錯，收到ROLLBACK */
TBLOCK_ABORT_PENDING, /* 事務處理中，接收到ROLLBACK */
TBLOCK_PREPARE, /* 事務處理中，收到PREPARE(分布式事務) */
/* subtransaction states */
TBLOCK_SUBBEGIN, /* starting a subtransaction */
TBLOCK_SUBINPROGRESS, /* live subtransaction */
TBLOCK_SUBRELEASE, /* RELEASE received */
TBLOCK_SUBCOMMIT, /* COMMIT received while TBLOCK_SUBINPROGRESS */
TBLOCK_SUBABORT, /* failed subxact, awaiting ROLLBACK */
TBLOCK_SUBABORT_END, /* failed subxact, ROLLBACK received */
TBLOCK_SUBABORT_PENDING, /* live subxact, ROLLBACK received */
TBLOCK_SUBRESTART, /* live subxact, ROLLBACK TO received */
TBLOCK_SUBABORT_RESTART /* failed subxact, ROLLBACK TO received */
} TBlockState;
常見的事務塊狀態轉換圖
- startTransactionCommand：事務塊中每條語句執行前都會調用。
- commitTransactionCommand：事務塊中每條語句執行結束都會調用
- abortCurrentTransaction：事務塊中語句執行錯誤，在調用點調用
- BeginTransactionBlock：遇見BEGIN命令調用，狀態變為TBLOCK_BEGIN
- EndTransactionBlock：遇見END調用，可能成功提交，也可能回滾
- AbortTransactionBlock：遇見ABORT指令調用
底層事務
底層事務是需要執行的每條命令，負責處理資源和鎖的獲取和釋放，信號的處理，日志記錄等等
typedef enum TransState
{
TRANS_DEFAULT, /* idle */
TRANS_START, /* transaction starting */
TRANS_INPROGRESS, /* inside a valid transaction */
TRANS_COMMIT, /* commit in progress */
TRANS_ABORT, /* abort in progress */
TRANS_PREPARE /* prepare in progress */
} TransState;
主要有四個函數：
- StartTransaction：由BEGIN的startTransactionCommand調用，調用結束后事務塊狀態為TBLOCK_STARTED
- CommitTransaction：由END的commitTransactionCommand調用，提交事務
- AbortTransaction和CleanupTransaction：釋放資源，恢復默認狀態
分布式事務
PostgreSQL提供了分布式事務中的，兩階段提交的接口
並發控制
PostgreSQL采用MVCC的方式進行並發控制，每個事務看到的是一段時間前的數據快照。同時，MVCC並不能夠解決所有問題，所以也提供了行級和表級的鎖。
標准的事務隔離級別有4個，而PostgreSQL只實現了讀已提交和可串行化。
鎖
PostgreSQL實現了8種鎖(可怕)
太多了，就記住幾個吧。
- 行共享鎖：select for update/for share
- 表共享鎖：select
- 行排他鎖：insert/update/delete
- 表排他鎖：drop
加鎖的對象
- 表
- 表鎖
- 會話鎖
- 擴展鎖：新增表空間
- 頁：對索引頁面
- 元組：
- 事務：
死鎖處理
- postgresql檢測出最后一個等待的殺掉，oracle是第一個等待的殺掉
- 死鎖檢測算法(等待圖)
MVCC
關鍵詞：
- 基於事務ID
- 行級多版本
- 無回滾段，行內存儲
- 一次UPDATE，產生記錄兩個版本
- 兩個版本都存在頁面內部
typedef struct HeapTupleFields
{
TransactionId t_xmin; /* Insert，Update事務 */
TransactionId t_xmax; /* Delete，Update，Row Locks事務ID */
union
{
CommandId t_cid; /* 操作ID */
TransactionId t_xvac; /* old-style VACUUM FULL xact ID */
} t_field3;
} HeapTupleFields;
cmin:插入該元組的命令在插入事務中的命令標識（從0開始累加）
cmax:刪除該元組的命令在插入事務中的命令標識（從0開始累加）
ctid：相當於rowid ， <數據塊ID，偏移量>
XID:事務ID
Xid_snapshot:當前系統中未提交的事務
CLOG：事務狀態日志(已提交的日志)
隔離級別
- RC：讀已提交
- 兩個事務可以並發更新同一行
- 一個事務更新，一個事務刪除同一行，刪除操作會上鎖
- RR：讀未提交，其實是snapshot isolation，(沖突狀態會回滾)
- 可串行化：serialize snapshot isolation，比標准可串行化要高,通過加內存中的意向鎖實現，不允許預加鎖的數據被其他事務變更
數據可見性判斷
- 記錄的頭部XID信息比當前事務更早(rr和ssi有這個要求，read commited沒有這個要求，讀已經提交可以讀未來的事務！！)
- 記錄頭部的XID信息不在當前的XID_snapshot中，(記錄上的事務狀態不是未提交的事務)
- 記錄頭部的XID信息在CLOG中代表已提交。
- MVCC需要判斷該行數據在這個事務中的有效性，可見性，可更新性(需要鎖的幫助才能正確執行隔離級別)
- 判斷條件：若xmin等於當前事務ID，則包含所有xmax=0（未被刪除）的元組。
若與xmin相等的事務ID對應的事務已經被提交，則包含所有xmax=0或xmax為當前事務ID的元組。 - 實現概要
- 對讀不用加鎖，對寫加鎖(只阻塞寫)，事務結束對比是否沖突
多行數據需要過期版本回收
- 頁面級：頁面訪問時回收
- 表級/系統級： autovacuum； vacuum
日志
- pg_log:數據庫活動日志（也就是數據庫的操作日志）；
- pg_xlog:事務日志，記錄事務的執行過程，redo日志
- pg_clog:事務狀態日志（pg_clog是pg_xlog的輔助日志），記錄事務的結果。