事务

事务的正确执行使得数据库从一种状态转换为另一种状态

事务的特性(ACID)

A atomicity : 要么成功要么失败--undo,mvcc
C consistency : 状态一致，数据完整性约束--对开发者的要求
I isolation ： 事务间相互隔离，不能影响--lock,undo,mvcc
D durability : 事务正确提交，必须永久保留--redo,wal

并发事务下的问题

脏读:读未提交,数据不一样(update)
不可重复读*:同一个事务读取到不同数据
幻读:记录不一样(delete/insert)

事务隔离级别

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
read uncommit	是	是	是
read commit--pg默认	否	是	是
repeatable read	否	否	是
serialiable	否	否	否

----pg实现了三种，READ UNCOMMITTED和READ COMMITTED 一样

pg中的事务控制

• begin ：开启一个事务
• commit : 提交
• rollback ：回滚
• psql : 缺省autocommit-- \set AUTOCOMMIT off 关闭
• 默认autocommit

MVCC

Multi-Version Concurrency Control：多版本并发控制
pg的实现方法：update/delete保留原有行，重新insert一条记录，旧的数据由vacuum做清理

事务号TXID

• 每当事务开启时，事务管理器都会分配一个唯一的标识符，称为事务ID(TXID)
• txid 32位无符号整数，最大2^32
• 事务启动会执行内置txid_current()，返回当前txid
• txid_current() 获取当前事务ID，当前无事务，分配一个
• txid_current_if_assigned() 同上，当前无事务，返回null

事务的相关信息

存在于tuple head

• xmin :插入该行版本的事务ID
• xmax:删除此行的事务ID(delete/update),查询出来>0，说明未commit or rollback
• cmin:insert，该事务中dml的序列，从0开始
• cmax:update/delete，该事务中dml的序列，从0开始
• ctid:行版本在其表中物理位置，类似于oracle rowid(),update和vacuum full会被改变

事务实现

每行有xmin和xmax两个字段

• insert：xmin为当前事务ID，xmax为0
• update：实际上insert一个新行，同上。同时，旧行的xmax置为当前事务ID
• delete：将当前行的xmax设置为当前事务ID
  读到一行时，查询xmin和xmax对应的事务状态:committed、aborted、in progress，判断次行对当前行是否可见

事务ID的增长

• 1.不会无限增长,最大2^32
• 2.txid到最大值，又会从最小值3开始
  • 0：InvalidXID，无效事务ID
  • 1：BootstrapXID，表示系统表初始化时的事务ID，比任何普通的事务ID都旧
  • 2：FrozenXID，冻结的事务ID，比任何普通事务ID都旧
• 3.同一个数据库中，存在的最旧和最新两个事务之间的年龄允许最大为2^31
• pg的事务号最多只占2^32 序号中的一半
• pg定期清理数据文件中过老的事务ID，使他们比所有普通事务ID都旧

事务可见性判定

• 1.普通事务的比较方法
  ((int32)(id1 - id2)) < 0
  表达式为真，则id1比id2旧，为假则id1比id2新

最大事务ID为2^32 ，最小事务id为2^31 +1
2^32 - (2^31+2) = 2147483646
二进制
111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 > 0

最大事务ID为2^32，此时再来一个新事务，回卷之后为3
2^32 - 3 = 4294967293
二进制
1111   1111  1111  1111  1111  1111  1111 1101 < 0

• 2.BootstrapXID比所有其他事务都旧，包括FrozenXID
• 3.FrozenXID比普通事务旧
• 4.数据中的每个sql都会有自己的事务号，这个事务号会记入SnapshotData，通过快照中的txid和tuple中的xmin和xmax对比，判断出当前行对当前事务是否可见.

事务快照相关函数

txid_current_snapshot() 获取当前快照
txid_snapshot_xip(txid_snapshot) 获取在快照中进行中的事务ID
txid_snapshot_xmax(txid_snapshot) 获取快照的 xmax
txid_snapshot_xmin(txid_snapshot) 获取快照的xmin
txid_visible_in_snapshot(bigint,txid_current_snapshot) 在快照中事务ID是否可见(不使用子事务ID)
txid_status(bigint) 获取当前事务的状态,committed、aborted、in progress 或者如果事务ID太老,则是null

获取当前快照

txid_current_snapshot()
格式xmin:xmax:xip_list

• xmin:最早仍活跃的事务ID(以下简称XID),早于此XID的事务要么被提交并可见，要么回滚要么丢弃。
• xmax:最后已完结事务(COMMITTED/ABORTED)的事务ID + 1。
• xip_list:在”拍摄”快照时仍进行中的事务ID。该列表包含xmin和xmax之间的活动事务ID。

总结一下,简单来说,对于给定的XID:
XID ∈ [1,xmin),过去的事务,对此快照均可见;
XID ∈ [xmin,xmax),不考虑子事务的情况,仍处于IN_PROGRESS状态的,不可见;COMMITED状态,可见;ABORTED状态,不可见;
XID ∈ [xmax,∞),未来的事务,对此快照均不可见;

--session 1
testdb=# begin;
BEGIN
testdb=# select txid_current();
 txid_current
--------------
         1303
testdb=# select txid_current_snapshot();
 txid_current_snapshot
-----------------------
 1303:1303:

--session 2
testdb=# begin;
BEGIN
testdb=# select txid_current();
 txid_current
--------------
         1304

--session 3
testdb=# begin;
BEGIN
testdb=# select txid_current();
 txid_current
--------------
         1305
         
--session 4
testdb=# begin;
BEGIN
testdb=# select txid_current();
 txid_current
--------------
         1306

--session 1
testdb=# select txid_current_snapshot();
 txid_current_snapshot
-----------------------
 1303:1303:
 
--session 4
testdb=# rollback;
ROLLBACK

--session 1
testdb=# select txid_current_snapshot();
 txid_current_snapshot
-----------------------
 1303:1307:1304,1305

--session 3
testdb=# rollback;
ROLLBACK

--session 1
testdb=# select txid_current_snapshot();
 txid_current_snapshot
-----------------------
 1303:1307:1304