PostgreSQL數(shù)據(jù)庫事務(wù)實現(xiàn)方法分析
本文實例講述了PostgreSQL數(shù)據(jù)庫事務(wù)實現(xiàn)方法。分享給大家供大家參考,具體如下:
事務(wù)簡介
- 事務(wù)管理器:有限狀態(tài)機
- 日志管理器
- CLOG:事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
- XLOG:undo/redo日志
- 鎖管理器:實現(xiàn)并發(fā)控制,讀階段采用MVCC,寫階段采用鎖控制實現(xiàn)不同的隔離級別
- 日志管理器
事務(wù)是所有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個基本概念。 一次事務(wù)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。 其它并發(fā)的事務(wù)是看不到在這些步驟之間的中間狀態(tài)的,并且如果發(fā)生了一些問題, 導(dǎo)致該事務(wù)無法完成,那么所有這些步驟都完全不會影響數(shù)據(jù)庫。PostgreSQL為每條事務(wù)創(chuàng)建一個postgre進程,并發(fā)執(zhí)行事務(wù)。采用分層的機制執(zhí)行事務(wù),上層事務(wù)塊和底層事務(wù)。上層事務(wù)塊是用戶眼中的事務(wù),用于控制事務(wù)執(zhí)行的狀態(tài);底層事務(wù)是事務(wù)中的每條語句,可以改變上層事務(wù)塊的狀態(tài)。
上層事務(wù)塊
每個postgre進程只有一個事務(wù)塊,上層事務(wù)塊記錄著本次事務(wù)執(zhí)行過程中的各個狀態(tài)。
typedef enum TBlockState { /* not-in-transaction-block states */ TBLOCK_DEFAULT, /* idle */ TBLOCK_STARTED, /* 執(zhí)行簡單查詢事務(wù) */ /* transaction block states */ TBLOCK_BEGIN, /* 遇見事務(wù)開始BEGIN */ TBLOCK_INPROGRESS, /* 事務(wù)正在執(zhí)行中 */ TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS, /* live transaction inside parallel worker */ TBLOCK_END, /* 遇見事務(wù)結(jié)束COMMIT/END的時候設(shè)置 */ TBLOCK_ABORT, /* 事務(wù)出錯,等待ROLLBACK */ TBLOCK_ABORT_END, /* 事務(wù)出錯,收到ROLLBACK */ TBLOCK_ABORT_PENDING, /* 事務(wù)處理中,接收到ROLLBACK */ TBLOCK_PREPARE, /* 事務(wù)處理中,收到PREPARE(分布式事務(wù)) */ /* 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(wù)塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
- startTransactionCommand:事務(wù)塊中每條語句執(zhí)行前都會調(diào)用。
- commitTransactionCommand:事務(wù)塊中每條語句執(zhí)行結(jié)束都會調(diào)用
- abortCurrentTransaction:事務(wù)塊中語句執(zhí)行錯誤,在調(diào)用點調(diào)用
- BeginTransactionBlock:遇見BEGIN命令調(diào)用,狀態(tài)變?yōu)門BLOCK_BEGIN
- EndTransactionBlock:遇見END調(diào)用,可能成功提交,也可能回滾
- AbortTransactionBlock:遇見ABORT指令調(diào)用
底層事務(wù)
底層事務(wù)是需要執(zhí)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(shù):
- StartTransaction:由BEGIN的startTransactionCommand調(diào)用,調(diào)用結(jié)束后事務(wù)塊狀態(tài)為TBLOCK_STARTED
- CommitTransaction:由END的commitTransactionCommand調(diào)用,提交事務(wù)
- AbortTransaction和CleanupTransaction:釋放資源,恢復(fù)默認狀態(tài)
分布式事務(wù)
PostgreSQL提供了分布式事務(wù)中的,兩階段提交的接口
并發(fā)控制
PostgreSQL采用MVCC的方式進行并發(fā)控制,每個事務(wù)看到的是一段時間前的數(shù)據(jù)快照。同時,MVCC并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(wù)隔離級別有4個,而PostgreSQL只實現(xiàn)了讀已提交和可串行化。
鎖
PostgreSQL實現(xiàn)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(wù):
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(guān)鍵詞:
- 基于事務(wù)ID
- 行級多版本
- 無回滾段,行內(nèi)存儲
- 一次UPDATE,產(chǎn)生記錄兩個版本
- 兩個版本都存在頁面內(nèi)部
typedef struct HeapTupleFields { TransactionId t_xmin; /* Insert,Update事務(wù) */ TransactionId t_xmax; /* Delete,Update,Row Locks事務(wù)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(wù)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(wù)中的命令標識(從0開始累加)
ctid
:相當于rowid , <數(shù)據(jù)塊ID,偏移量>
XID
:事務(wù)ID
Xid_snapshot
:當前系統(tǒng)中未提交的事務(wù)
CLOG
:事務(wù)狀態(tài)日志(已提交的日志)
隔離級別
- RC:讀已提交
- 兩個事務(wù)可以并發(fā)更新同一行
- 一個事務(wù)更新,一個事務(wù)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(tài)會回滾)
- 可串行化:serialize snapshot isolation,比標準可串行化要高,通過加內(nèi)存中的意向鎖實現(xiàn),不允許預(yù)加鎖的數(shù)據(jù)被其他事務(wù)變更
數(shù)據(jù)可見性判斷
- 記錄的頭部XID信息比當前事務(wù)更早(rr和ssi有這個要求,read commited沒有這個要求,讀已經(jīng)提交可以讀未來的事務(wù)?。?
- 記錄頭部的XID信息不在當前的XID_snapshot中,(記錄上的事務(wù)狀態(tài)不是未提交的事務(wù))
- 記錄頭部的XID信息在CLOG中代表已提交。
- MVCC需要判斷該行數(shù)據(jù)在這個事務(wù)中的有效性,可見性,可更新性(需要鎖的幫助才能正確執(zhí)行隔離級別)
- 判斷條件:若xmin等于當前事務(wù)ID,則包含所有xmax=0(未被刪除)的元組。
若與xmin相等的事務(wù)ID對應(yīng)的事務(wù)已經(jīng)被提交,則包含所有xmax=0或xmax為當前事務(wù)ID的元組。 - 實現(xiàn)概要
- 對讀不用加鎖,對寫加鎖(只阻塞寫),事務(wù)結(jié)束對比是否沖突
多行數(shù)據(jù)需要過期版本回收
- 頁面級:頁面訪問時回收
- 表級/系統(tǒng)級: autovacuum; vacuum
日志
- pg_log:數(shù)據(jù)庫活動日志(也就是數(shù)據(jù)庫的操作日志);
- pg_xlog:事務(wù)日志,記錄事務(wù)的執(zhí)行過程,redo日志
- pg_clog:事務(wù)狀態(tài)日志(pg_clog是pg_xlog的輔助日志),記錄事務(wù)的結(jié)果。
希望本文所述對大家PostgreSQL數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計有所幫助。
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