PostgreSQL從小白到專家，是從入門逐漸能力提升的一個(gè)系列教程，內(nèi)容包括對(duì)PG基礎(chǔ)的認(rèn)知、包括安裝使用、包括角色權(quán)限、包括維護(hù)管理、、等內(nèi)容，希望對(duì)熱愛PG、學(xué)習(xí)PG的同學(xué)們有幫助，歡迎持續(xù)關(guān)注CUUG PG技術(shù)大講堂。

第20講：事務(wù)概述與隔離級(jí)別

內(nèi)容1：ACID四大特性

內(nèi)容2：PostgreSQL事務(wù)隔離級(jí)別

內(nèi)容3：MVCC介紹

內(nèi)容4：Clog與事務(wù)狀態(tài)

內(nèi)容5：事務(wù)快照

內(nèi)容6：可重復(fù)讀隔離級(jí)別特點(diǎn)

內(nèi)容7：讀提交隔離級(jí)別特點(diǎn)

內(nèi)容8：可串行化隔離級(jí)別特點(diǎn)

ACID概述

· ACID四大特性：

--> Atomicity(原子性)：一個(gè)事務(wù)(transaction)中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會(huì)結(jié)束在中間某個(gè)環(huán)節(jié)。

--> Consistency(一致性)：在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性沒有被破壞。這表示寫入的數(shù)據(jù)必須完全符合所有的預(yù)設(shè)規(guī)則，這包含數(shù)據(jù)的精確度、串聯(lián)性以及后續(xù)數(shù)據(jù)庫(kù)可以自發(fā)性地完成預(yù)定的工作。

--> Isolation(隔離性)：數(shù)據(jù)庫(kù)允許多個(gè)并發(fā)事務(wù)同時(shí)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和修改的能力，隔離性可以防止多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。

--> Durability(持久性)：事務(wù)處理結(jié)束后，對(duì)數(shù)據(jù)的修改就是永久的，即便系統(tǒng)故障也不會(huì)丟失。

PostgreSQL支持的事務(wù)隔離級(jí)別

·?下表描述了PostgreSQL實(shí)現(xiàn)的事務(wù)隔離級(jí)別

MVCC概述

· 事務(wù)id(txid)

并發(fā)控制是一種在數(shù)據(jù)庫(kù)中并發(fā)運(yùn)行多個(gè)事務(wù)時(shí)保持一致性和隔離性的機(jī)制，這是ACID的兩個(gè)屬性。

并發(fā)控制技術(shù):

--> 多版本并發(fā)控制(MVCC)

--> 嚴(yán)格的兩階段鎖(S2PL)

--> 樂觀并發(fā)控制(OCC)

· MVCC特點(diǎn)

每次寫操作都會(huì)創(chuàng)建數(shù)據(jù)項(xiàng)的新版本，同時(shí)保留舊版本。當(dāng)事務(wù)讀取一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)選擇其中一個(gè)版本以確保單個(gè)事務(wù)的隔離。MVCC的主要優(yōu)點(diǎn)是“讀不阻止寫，寫不阻止讀，相反，例如，基于S2PL的系統(tǒng)必須在寫卡器寫入項(xiàng)時(shí)阻止讀卡器，因?yàn)閷懣ㄆ鳙@取項(xiàng)的獨(dú)占鎖。PostgreSQL和一些rdbms使用MVCC的一個(gè)變體，稱為快照隔離(Snapshot Isolation，SI)。

MVCC實(shí)現(xiàn)對(duì)比

· 事務(wù)id(txid)

PostgreSQL通過應(yīng)用可見性檢查規(guī)則來選擇項(xiàng)目的適當(dāng)版本

由于PostgreSQL數(shù)據(jù)塊中包含了未刪除和已刪除的行的數(shù)據(jù)，所以在讀取數(shù)據(jù)塊中行的時(shí)候，需要一套規(guī)則來判斷哪些行能夠被哪些事務(wù)所看得見，我們成為行可見性規(guī)則

Oracle使用回滾段來選擇項(xiàng)目的適當(dāng)版本

Oracle專門創(chuàng)建了一個(gè)回滾表空間，用來存放修改前的行的數(shù)據(jù)，而表的數(shù)據(jù)塊中沒有包含刪除行的數(shù)據(jù)，所以不需要行可見性規(guī)則來判斷。

事務(wù)狀態(tài)

· Transaction Status

四種事務(wù)狀態(tài):

--> IN_PROGRESS

--> COMMITTED

--> ABORTED

--> SUB_COMMITTED

Commit Log

· Clog 工作原理

事務(wù)快照

· 內(nèi)置函數(shù)txid_current_snapshot及其文本表示格式

testdb=# SELECT txid_current_snapshot();

txid_current_snapshot

-----------------------

100:104:100,102

(1 row)

· txid_current_snapshot的文本表示為“xmin:xmax:xip_list”，組件描述如下

Xmin：最早仍在活動(dòng)的txid。所有以前的事務(wù)要么提交并可見，要么回滾并停止。

Xmax：第一個(gè)尚未分配的txid。截至快照時(shí)，所有大于或等于此值的txid尚未啟動(dòng)，因此不可見。

xip_list：快照時(shí)的活動(dòng)txid。該列表僅包含xmin和xmax之間的活動(dòng)txid。

例如，在快照'100:104:100,102'中，xmin是'100'，xmax是'104'，xip_list是'100,102'。

· Examples of transaction snapshot representation

事務(wù)管理器

· 不同隔離級(jí)別的事務(wù)快照狀態(tài)

并發(fā)UPDATE時(shí)

防止更新的數(shù)據(jù)丟失

· 并發(fā)UPDATE操作，隔離級(jí)別不同如何保護(hù)已修改的數(shù)據(jù)不丟失

1)如果A事務(wù)回滾，則b事務(wù)能夠更新成功

2)B事務(wù)如果查詢了表，則再次更新時(shí)失敗，如果沒有，則會(huì)更新成功

防止更新的數(shù)據(jù)丟失

· 讀提交事務(wù)隔離級(jí)別(事務(wù)A和B同時(shí)修改同一行)

· 可重復(fù)讀事務(wù)隔離級(jí)別(事務(wù)A和B同時(shí)修改同一行)

· 可重復(fù)讀事務(wù)隔離級(jí)別(事務(wù)B在提交前執(zhí)行了查詢)

· 可重復(fù)讀事務(wù)隔離級(jí)別(事務(wù)B在提交前沒有執(zhí)行查詢)

可串行化快照隔離

· SSI(可串行化快照隔離)實(shí)施的基本策略

寫入傾斜計(jì)劃及其優(yōu)先級(jí)圖

· 在PostgreSQL中實(shí)現(xiàn)SSI

SIREAD locks：SIREAD鎖在內(nèi)部稱為謂詞鎖，三個(gè)部分組成，由一對(duì)對(duì)象和(虛擬)txid 組成。

rw-conflicts：rw-conflicts是SIREAD鎖的三個(gè)組成部分中的一個(gè)和讀寫SIREAD鎖的兩個(gè)txid

· SSI 怎樣造成的

事務(wù)提交失敗的原因是要保護(hù)事務(wù)A修改的結(jié)果，因?yàn)槭聞?wù)B是在可串行化事務(wù)隔離級(jí)別，所以無法看到事務(wù)A修改后的結(jié)果

· 其它造成的場(chǎng)景

注意事務(wù)提交的不同順序

· 假陽(yáng)性可串行化快照隔離異常

兩個(gè)事務(wù)分別查詢和更新各自的行，所以不會(huì)影響，都能夠提交成功。

· 假陽(yáng)性可串行化快照隔離異常(1) – Using sequential scan

表沒有索引，導(dǎo)致順序掃描，兩個(gè)事務(wù)操作時(shí)發(fā)生交叉訪問同一個(gè)塊

· 假陽(yáng)性可串行化快照隔離異常(2) – Index scan using the same index page

如果表比較小，導(dǎo)致root和leaf索引塊同屬于一個(gè)塊，兩個(gè)事務(wù)也發(fā)生交叉訪問同一個(gè)索引塊

· 假陽(yáng)性可串行化快照隔離異常(3) – Index scan using the difference index page

插入新數(shù)據(jù)，導(dǎo)致root和leaf索引塊不屬于一個(gè)塊，不會(huì)造成交叉訪問

以上就是 第20講- 事務(wù)與隔離級(jí)別 的內(nèi)容，歡迎一起探討交流，往期視頻，聯(lián)系cuug