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postgresql源码学习（三）—— 事务ID分配_pgsql 事务id

作者：很楠不爱3 | 2024-02-23 08:52:04

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pgsql 事务id

一、事务状态与事务栈

1. 事务状态

注意区分pg中事务块和事务的概念

pg中事务块：DB理论中的事务
pg中事务：事务块中sql语句

因此这里说的事务状态是指，底层事务（事务块中sql语句）真正的状态


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;

2. 事务栈

由于子事务的引入，一个事务中可能会有多个层级的子事务。pg使用一个事务栈来保存每个层级子事务的状态，这个事务栈的结构体是 TransactionStateData （其实上一篇它就出现了）


typedef struct TransactionStateData
{
    FullTransactionId fullTransactionId;  /* 事务Id */
    SubTransactionId subTransactionId;    /* 子事务ID */
    char    *name;            /* savepoint名字 */
    int          savepointLevel; /* savepoint层级，因为可以有多层子事务 */
    TransState   state;           /* 事务状态 */
    TBlockState blockState;      /* 事务块状态 */
    int          nestingLevel;    /* 事务嵌套深度 */
    int          gucNestLevel;    /* GUC（Grand Unified Configuration，全局统一配置） 上下文嵌套深度，与子事务出入栈相关 */
    MemoryContext curTransactionContext;  /* 事务当前上下文 */
    ResourceOwner curTransactionOwner;    /* 当前事务占有的资源 */
    TransactionId *childXids; /* 提交的子事务链表 */
    int          nChildXids;      /* 提交的子事务个数 */
    int          maxChildXids;    /* 已分配的子事务 childXids[] 存储空间 */
    Oid          prevUser;        /* 记录前一个 CurrentUserId（用户名） 设置 */
    int          prevSecContext; /* previous SecurityRestrictionContext */
    bool    prevXactReadOnly;    /* 只读事务 */
    bool    startedInRecovery;   /* did we start in recovery? */
    bool    didLogXid;       /* has xid been included in WAL record? */
    int          parallelModeLevel;   /* Enter/ExitParallelMode counter */
    bool    chain;           /* 是否执行了 commit and chain */
    bool    assigned;        /* assigned to top-level XID */
    struct TransactionStateData *parent;  /* 指向上层事务的指针 */
} TransactionStateData;
 
typedef TransactionStateData *TransactionState;

二、事务ID

进入StartTransaction函数标志着一个事务的开始，会将事务状态由 TRANS_DEFAULT 改为 TRANS_START

通常只读事务不会申请事务ID，只有涉及写操作时才会分配事务ID。事务会在执行第一个含有写操作的语句时分配事务ID

select txid_current_if_assigned();

如果有子事务，要给顶层事务和子事务都分配事务ID，并且顶层事务ID一定小于子事务ID（层数越深id号越大）
分配事务ID函数 AssignTransactionId() -> GetNewTransactionId()

1. 案例构造

我们构造一个包含子事务和dml操作的小案例

会话1

Create table t1(a int);

Savepoint p1;

Savepoint p2;

会话2

b GetNewTransactionId

会话1

Insert into t1 values(1);

进入会话2进行调试

set print pretty on 格式化显示

可以看到这是最底层事务，savepoint name=p2

上层事务

顶层事务，name为空，parent也指向空

可以看到，最先进入AssignTransactionId()函数的参数是最底层事务（这里我们按照savepoint名字叫它p2），下面逐步来看。

2. AssignTransactionId()函数

这个函数最主要的部分是构造一个parents数组，按照子事务->父事务的顺序填充该数组，再按照父事务->子事务的顺序递归调用AssignTransactionId()函数
AssignTransactionId()函数会再继续调用GetNewTransactionId()函数分配事务ID


static void
AssignTransactionId(TransactionState s)
{
bool		isSubXact = (s->parent != NULL);
	…
	if (isSubXact && !FullTransactionIdIsValid(s->parent->fullTransactionId))
	{
		TransactionState p = s->parent;
		TransactionState *parents;
		size_t		parentOffset = 0;
 
		parents = palloc(sizeof(TransactionState) * s->nestingLevel);
		while (p != NULL && !FullTransactionIdIsValid(p->fullTransactionId))
		{
			parents[parentOffset++] = p;
			p = p->parent;
		}
 
		/*
		 * This is technically a recursive call, but the recursion will never
		 * be more than one layer deep.
		 */
		while (parentOffset != 0)
			AssignTransactionId(parents[--parentOffset]);
 
		pfree(parents);
	}
…
	s->fullTransactionId = GetNewTransactionId(isSubXact);

这里我们只截取一些重要的调试过程


	if (isSubXact && !FullTransactionIdIsValid(s->parent->fullTransactionId))
		TransactionState p = s->parent;
		TransactionState *parents;
		size_t		parentOffset = 0;
 
		parents = palloc(sizeof(TransactionState) * s->nestingLevel);

如果是子事务（函数最开始部分对isSubXact的定义是 isSubXact = (s->parent != NULL);），并且其父事务未分配事务id：做一些数据初始化，其中比较重要的是将p指向s的父事务，并根据s->nestingLevel（子事务深度）构造parents数组。

继续走到第一个while循环


		while (p != NULL && !FullTransactionIdIsValid(p->fullTransactionId))
		{
			parents[parentOffset++] = p;
			p = p->parent;
		}

如果没到顶层事务，并且当前事务未分配事务id：按照子事务->父事务的顺序填充该数组，填充结果如下：

继续走到第二个while循环


		while (parentOffset != 0)
			AssignTransactionId(parents[--parentOffset]);
 
		pfree(parents);

按照父事务->子事务的顺序递归调用AssignTransactionId()函数。通过这种方式，保证了父事务id一定先于子事务id分配（父事务id一定比子事务id小）。各层都递归执行完后，通过pfree释放parents数组占用资源。

开始递归执行，从顶层事务开始

注意这次它不符合 if (isSubXact && !FullTransactionIdIsValid(s->parent->fullTransactionId))

它是顶层的父事务，因此跳过了while循环，直接到了s->fullTransactionId = GetNewTransactionId(isSubXact); 分配实际的事务id

3. GetNewTransactionId()函数

有时按函数名搜索源文件会遇到比较尴尬的情况——出来太多，不知道在哪里找

一个办法是通过gdb打断点

首先可以看到Xid来源

full_xid = ShmemVariableCache->nextXid;

xid = XidFromFullTransactionId(full_xid);

查看ShmemVariableCache，可以看到这是个VariableCache类型的指针

VariableCache的定义在VariableCacheData结构体（以后我们会详细研究它），其中包括事务id的计数器，每次获取事务id后会对计数器+1。

参考 PostgreSQL 源码解读（117）- MVCC#2(获取快照#2)_cuichao1900的博客-CSDN博客

（pg 14源码中没搜到）

继续往下，这个函数主要的部分在


	if (!isSubXact) //如果非子事务，需要记录到当前会话（PGROC）的事务结构体中
	{
         …
		/* LWLockRelease acts as barrier */
         // pg 14将事务id保存在PGROC，和ProcGlobal的镜像数组中
		MyProc->xid = xid;
		ProcGlobal->xids[MyProc->pgxactoff] = xid; //
	}
	else //如果是子事务，需要记录到ProcGlobal的子事务id数组中
	{
		XidCacheStatus *substat = &ProcGlobal->subxidStates[MyProc->pgxactoff];
		int			nxids = MyProc->subxidStatus.count;
 
		Assert(substat->count == MyProc->subxidStatus.count);
		Assert(substat->overflowed == MyProc->subxidStatus.overflowed);
 
		if (nxids < PGPROC_MAX_CACHED_SUBXIDS) //子事务id数组最大长度
		{
			MyProc->subxids.xids[nxids] = xid;
			pg_write_barrier();
			MyProc->subxidStatus.count = substat->count = nxids + 1;
		}
		else //如果超出最大长度，要标记overflowed
			MyProc->subxidStatus.overflowed = substat->overflowed = true;
	}