PostgreSQL資料庫事務實現方法分析
本文例項講述了PostgreSQL資料庫事務實現方法。分享給大家供大家參考，具體如下：
事務簡介
- 事務管理器：有限狀態機
- 日誌管理器
- CLOG：事務的執行結果
- XLOG：undo/redo日誌
- 鎖管理器：實現併發控制，讀階段採用MVCC，寫階段採用鎖控制實現不同的隔離級別
- 日誌管理器
事務是所有資料庫系統的一個基本概念。 一次事務的要點就是它把多個步驟捆綁成了一個單一的，不成功則成仁的操作。 其它併發的事務是看不到在這些步驟之間的中間狀態的，並且如果發生了一些問題， 導致該事務無法完成，那麼所有這些步驟都完全不會影響資料庫。PostgreSQL為每條事務建立一個postgre程序，併發執行事務。採用分層的機制執行事務，上層事務塊和底層事務。上層事務塊是使用者眼中的事務，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程序只有一個事務塊，上層事務塊記錄著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的時候設定 */
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(分散式事務) */
/* 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,ROLLBACK received */
TBLOCK_SUBABORT_PENDING,/* live subxact,ROLLBACK received */
TBLOCK_SUBRESTART,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呼叫。
- commitTransactionCommand：事務塊中每條語句執行結束都會呼叫
- abortCurrentTransaction：事務塊中語句執行錯誤，在呼叫點呼叫
- BeginTransactionBlock：遇見BEGIN命令呼叫，狀態變為TBLOCK_BEGIN
- EndTransactionBlock：遇見END呼叫，可能成功提交，也可能回滾
- AbortTransactionBlock：遇見ABORT指令呼叫
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，訊號的處理，日誌記錄等等
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;
主要有四個函式：
- StartTransaction：由BEGIN的startTransactionCommand呼叫，呼叫結束後事務塊狀態為TBLOCK_STARTED
- CommitTransaction：由END的commitTransactionCommand呼叫，提交事務
- AbortTransaction和CleanupTransaction：釋放資源，恢復預設狀態
分散式事務
PostgreSQL提供了分散式事務中的，兩階段提交的介面
併發控制
PostgreSQL採用MVCC的方式進行併發控制，每個事務看到的是一段時間前的資料快照。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。
標準的事務隔離級別有4個，而PostgreSQL只實現了讀已提交和可序列化。
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
加鎖的物件
- 表
- 表鎖
- 會話鎖
- 擴充套件鎖：新增表空間
- 頁：對索引頁面
- 元組：
- 事務：
死鎖處理
- postgresql檢測出最後一個等待的殺掉，oracle是第一個等待的殺掉
- 死鎖檢測演算法(等待圖)
MVCC
關鍵詞：
- 基於事務ID
- 行級多版本
- 無回滾段，行記憶體儲
- 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 ， <資料塊ID，偏移量>
XID:事務ID
Xid_snapshot:當前系統中未提交的事務
CLOG：事務狀態日誌(已提交的日誌)
隔離級別
- RC：讀已提交
- 兩個事務可以併發更新同一行
- 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，(衝突狀態會回滾)
- 可序列化：serialize snapshot isolation，比標準可序列化要高,通過加記憶體中的意向鎖實現，不允許預加鎖的資料被其他事務變更
資料可見性判斷
- 記錄的頭部XID資訊比當前事務更早(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資訊不在當前的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資訊在CLOG中代表已提交。
- MVCC需要判斷該行資料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)，事務結束對比是否衝突
多行資料需要過期版本回收
- 頁面級：頁面訪問時回收
- 表級/系統級： autovacuum； vacuum
日誌
- pg_log:資料庫活動日誌（也就是資料庫的操作日誌）；
- pg_xlog:事務日誌，記錄事務的執行過程，redo日誌
- pg_clog:事務狀態日誌（pg_clog是pg_xlog的輔助日誌），記錄事務的結果。
希望本文所述對大家PostgreSQL資料庫程式設計有所幫助。