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PostgreSQL數(shù)據(jù)庫事務(wù)實現(xiàn)方法分析

 更新時間:2018年08月22日 11:44:00   作者:bitError  
這篇文章主要介紹了PostgreSQL數(shù)據(jù)庫事務(wù)實現(xiàn)方法,簡單講述了事務(wù)的概念、功能,并結(jié)合實例形式分析了PostgreSQL數(shù)據(jù)庫事務(wù)的定義方法及相關(guān)注意事項,需要的朋友可以參考下

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

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。

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

  1. RC:讀已提交
    1. 兩個事務(wù)可以并發(fā)更新同一行
    2. 一個事務(wù)更新,一個事務(wù)刪除同一行,刪除操作會上鎖
  2. RR:讀未提交,其實是snapshot isolation,(沖突狀態(tài)會回滾)
  3. 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

  1. 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)?。?
  2. 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))
  3. 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

  1. 頁面級:頁面訪問時回收
  2. 表級/系統(tǒng)級: autovacuum; vacuum

日志

  1. pg_log:數(shù)據(jù)庫活動日志(也就是數(shù)據(jù)庫的操作日志);
  2. pg_xlog:事務(wù)日志,記錄事務(wù)的執(zhí)行過程,redo日志
  3. 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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