PostgreSQL中函数StartTransaction的实现逻辑是什么

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这篇文章主要讲解了“PostgreSQL 中函数 StartTransaction 的实现逻辑是什么”,文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着丸趣 TV 小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习“PostgreSQL 中函数 StartTransaction 的实现逻辑是什么”吧!

一、数据结构

静态变量
当前事务状态 CurrentTransactionState

/*
 * CurrentTransactionState always points to the current transaction state
 * block. It will point to TopTransactionStateData when not in a
 * transaction at all, or when in a top-level transaction.
 * CurrentTransactionState 通常指向当前事务块.
 *  如不处于事务中或者处于顶层事务中, 则指向 TopTransactionStateData
 */
static TransactionStateData TopTransactionStateData = {
 .state = TRANS_DEFAULT,
 .blockState = TBLOCK_DEFAULT,
 * unreportedXids holds XIDs of all subtransactions that have not yet been
 * reported in an XLOG_XACT_ASSIGNMENT record.
 * unreportedXids 保存所有尚未在 XLOG_XACT_ASSIGNMENT 记录的子事务.
 */
static int nUnreportedXids;
static TransactionId unreportedXids[PGPROC_MAX_CACHED_SUBXIDS];
static TransactionState CurrentTransactionState =  TopTransactionStateData;
 * The subtransaction ID and command ID assignment counters are global
 * to a whole transaction, so we do not keep them in the state stack.
 * subtransaction ID 和 command ID 全局计数器, 对事务可见, 在 state 栈中不记录这些信息.
 */
static SubTransactionId currentSubTransactionId;
static CommandId currentCommandId;
static bool currentCommandIdUsed;

TransactionState
事务状态结构体

/*
 * transaction states - transaction state from server perspective
 *  事务状态枚举  -  服务器视角的事务状态
 */
typedef enum TransState
 TRANS_DEFAULT, /* idle  空闲  */
 TRANS_START, /* transaction starting  事务启动  */
 TRANS_INPROGRESS, /* inside a valid transaction  进行中  */
 TRANS_COMMIT, /* commit in progress  提交中  */
 TRANS_ABORT, /* abort in progress  回滚中  */
 TRANS_PREPARE /* prepare in progress  准备中  */
} TransState;
 * transaction block states - transaction state of client queries
 *  事务块状态  -  客户端查询的事务状态
 *
 * Note: the subtransaction states are used only for non-topmost
 * transactions; the others appear only in the topmost transaction.
 *  注意:subtransaction 只用于非顶层事务; 其他字段用于顶层事务.
 */
typedef enum TBlockState
 /* not-in-transaction-block states  未进入事务块状态  */
 TBLOCK_DEFAULT, /* idle  空闲  */
 TBLOCK_STARTED, /* running single-query transaction  单个查询事务  */
 /* transaction block states  事务块状态  */
 TBLOCK_BEGIN, /* starting transaction block  开始事务块  */
 TBLOCK_INPROGRESS, /* live transaction  进行中  */
 TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS, /* live transaction after implicit BEGIN  隐式事务, 进行中  */
 TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS, /* live transaction inside parallel worker  并行 worker 中的事务, 进行中  */
 TBLOCK_END, /* COMMIT received  接收到 COMMIT */
 TBLOCK_ABORT, /* failed xact, awaiting ROLLBACK  失败, 等待 ROLLBACK */
 TBLOCK_ABORT_END, /* failed xact, ROLLBACK received  失败, 已接收 ROLLBACK */
 TBLOCK_ABORT_PENDING, /* live xact, ROLLBACK received  进行中, 接收到 ROLLBACK */
 TBLOCK_PREPARE, /* live xact, PREPARE received  进行中, 接收到 PREPARE */
 /* subtransaction states  子事务状态  */
 TBLOCK_SUBBEGIN, /* starting a subtransaction  开启  */
 TBLOCK_SUBINPROGRESS, /* live subtransaction  进行中  */
 TBLOCK_SUBRELEASE, /* RELEASE received  接收到 RELEASE */
 TBLOCK_SUBCOMMIT, /* COMMIT received while TBLOCK_SUBINPROGRESS  进行中, 接收到 COMMIT */
 TBLOCK_SUBABORT, /* failed subxact, awaiting ROLLBACK  失败, 等待 ROLLBACK */
 TBLOCK_SUBABORT_END, /* failed subxact, ROLLBACK received  失败, 已接收 ROLLBACK */
 TBLOCK_SUBABORT_PENDING, /* live subxact, ROLLBACK received  进行中, 接收到 ROLLBACK */
 TBLOCK_SUBRESTART, /* live subxact, ROLLBACK TO received  进行中, 接收到 ROLLBACK TO */
 TBLOCK_SUBABORT_RESTART /* failed subxact, ROLLBACK TO received  失败, 已接收 ROLLBACK TO */
} TBlockState;
 * transaction state structure
 *  事务状态结构体
 */
typedef struct TransactionStateData
 // 事务 ID
 TransactionId transactionId; /* my XID, or Invalid if none */
 // 子事务 ID
 SubTransactionId subTransactionId; /* my subxact ID */
 // 保存点名称
 char *name; /* savepoint name, if any */
 // 保存点级别
 int savepointLevel; /* savepoint level */
 // 低级别的事务状态
 TransState state; /* low-level state */
 // 高级别的事务状态
 TBlockState blockState; /* high-level state */
 // 事务嵌套深度
 int nestingLevel; /* transaction nesting depth */
 //GUC 上下文嵌套深度
 int gucNestLevel; /* GUC context nesting depth */
 // 事务生命周期上下文
 MemoryContext curTransactionContext; /* my xact-lifetime context */
 // 查询资源
 ResourceOwner curTransactionOwner; /* my query resources */
 // 按 XID 顺序保存的已提交的子事务 ID
 TransactionId *childXids; /* subcommitted child XIDs, in XID order */
 //childXids 数组大小
 int nChildXids; /* # of subcommitted child XIDs */
 // 分配的 childXids 数组空间
 int maxChildXids; /* allocated size of childXids[] */
 // 上一个 CurrentUserId
 Oid prevUser; /* previous CurrentUserId setting */
 // 上一个 SecurityRestrictionContext
 int prevSecContext; /* previous SecurityRestrictionContext */
 // 上一事务是否只读?
 bool prevXactReadOnly; /* entry-time xact r/o state */
 // 是否处于 Recovery?
 bool startedInRecovery; /* did we start in recovery? */
 //XID 是否已保存在 WAL Record 中?
 bool didLogXid; /* has xid been included in WAL record? */
 //Enter/ExitParallelMode 计数器
 int parallelModeLevel; /* Enter/ExitParallelMode counter */
 // 父事务状态
 struct TransactionStateData *parent; /* back link to parent */
} TransactionStateData;
// 结构体指针
typedef TransactionStateData *TransactionState;

VirtualTransactionId
VirtualTransactionIDs 由执行事务的后台进程 BackendId 和逻辑分配的 LocalTransactionId 组成.

/*
 * Top-level transactions are identified by VirtualTransactionIDs comprising
 * the BackendId of the backend running the xact, plus a locally-assigned
 * LocalTransactionId. These are guaranteed unique over the short term,
 * but will be reused after a database restart; hence they should never
 * be stored on disk.
 *  最高层的事务通过 VirtualTransactionIDs 定义.
 * VirtualTransactionIDs 由执行事务的后台进程 BackendId 和逻辑分配的 LocalTransactionId 组成.
 *
 * Note that struct VirtualTransactionId can not be assumed to be atomically
 * assignable as a whole. However, type LocalTransactionId is assumed to
 * be atomically assignable, and the backend ID doesn t change often enough
 * to be a problem, so we can fetch or assign the two fields separately.
 * We deliberately refrain from using the struct within PGPROC, to prevent
 * coding errors from trying to use struct assignment with it; instead use
 * GET_VXID_FROM_PGPROC().
 *  请注意,不能假设 struct VirtualTransactionId 作为一个整体是原子可分配的。 *  但是, 类型 LocalTransactionId 是假定原子可分配的, 同时后台进程 ID 不会经常变换, 因此这不是一个问题,
 *  因此我们可以单独提取或者分配这两个域字段.
 * 
 */
typedef struct
 BackendId backendId; /* determined at backend startup */
 LocalTransactionId localTransactionId; /* backend-local transaction id */
} VirtualTransactionId;

二、源码解读

StartTransaction 函数, 用于启动事务, 设置事务状态为 TRANS_INPROGRESS,CurrentTransactionState- state = TRANS_INPROGRESS.

/*
 * StartTransaction
 *  启动事务
 */
static void
StartTransaction(void)
 TransactionState s;// 事务状态
 VirtualTransactionId vxid;// 虚拟事务 ID
 /*
 * Let s just make sure the state stack is empty
 *  确保事务栈是空的
 */
 s =  TopTransactionStateData;
 CurrentTransactionState = s;
 Assert(XactTopTransactionId == InvalidTransactionId);
 /* check the current transaction state */
 // 检查当前事务状态
 Assert(s- state == TRANS_DEFAULT);
 /*
 * Set the current transaction state information appropriately during
 * start processing. Note that once the transaction status is switched
 * this process cannot fail until the user ID and the security context
 * flags are fetched below.
 *  在启动过程中设置当前事务状态信息。 *  请注意,一旦切换了事务状态,在后续获取用户 ID 和安全上下文标志前,不会出现异常。 */
 s- state = TRANS_START;
 // 无效事务 ID, 待分配
 s- transactionId = InvalidTransactionId; /* until assigned */
 /*
 * initialize current transaction state fields
 *  初始化当前事务状态字段
 *
 * note: prevXactReadOnly is not used at the outermost level
 *  注意:prevXactReadOnly 不会在最外层中使用
 */
 s- nestingLevel = 1;
 s- gucNestLevel = 1;
 s- childXids = NULL;
 s- nChildXids = 0;
 s- maxChildXids = 0;
 /*
 * Once the current user ID and the security context flags are fetched,
 * both will be properly reset even if transaction startup fails.
 *  一旦当前用户 ID 和安全上下文标记已提取, 即使事务启动失败,也会正确地重置它们。 */
 GetUserIdAndSecContext(s- prevUser,  s- prevSecContext);
 /* SecurityRestrictionContext should never be set outside a transaction */
 //SecurityRestrictionContext 不应在事务外设置
 Assert(s- prevSecContext == 0);
 /*
 * Make sure we ve reset xact state variables
 *  确保已重置了 xact 状态变量
 *
 * If recovery is still in progress, mark this transaction as read-only.
 * We have lower level defences in XLogInsert and elsewhere to stop us
 * from modifying data during recovery, but this gives the normal
 * indication to the user that the transaction is read-only.
 *  如仍处于恢复过程, 标志此事务为只读.
 *  在 XLogInsert 中和其他地方有低级别的保护机制确保在恢复过程中不会更新数据,
 *  只是给用户正常的提示, 说明事务只读.
 */
 if (RecoveryInProgress())
 {
 // 只读状态
 s- startedInRecovery = true;
 XactReadOnly = true;
 }
 else
 {
 s- startedInRecovery = false;
 XactReadOnly = DefaultXactReadOnly;
 }
 XactDeferrable = DefaultXactDeferrable;
 XactIsoLevel = DefaultXactIsoLevel;
 forceSyncCommit = false;
 MyXactFlags = 0;
 /*
 * reinitialize within-transaction counters
 *  重新初始化事务内计数器
 */
 s- subTransactionId = TopSubTransactionId;
 currentSubTransactionId = TopSubTransactionId;
 currentCommandId = FirstCommandId;
 currentCommandIdUsed = false;
 /*
 * initialize reported xid accounting
 *  初始化已报告的事务计数
 */
 nUnreportedXids = 0;
 s- didLogXid = false;
 /*
 * must initialize resource-management stuff first
 *  必须首先初始化资源管理器
 */
 AtStart_Memory();
 AtStart_ResourceOwner();
 /*
 * Assign a new LocalTransactionId, and combine it with the backendId to
 * form a virtual transaction id.
 *  分配新的本地事务 ID(LocalTransactionId),
 *  与 backendId 组成虚拟事务 ID.
 */
 vxid.backendId = MyBackendId;
 vxid.localTransactionId = GetNextLocalTransactionId();
 /*
 * Lock the virtual transaction id before we announce it in the proc array
 *  在 proc array 声明前, 锁定虚拟事务 ID
 */
 VirtualXactLockTableInsert(vxid);
 /*
 * Advertise it in the proc array. We assume assignment of
 * LocalTransactionID is atomic, and the backendId should be set already.
 *  在 proc array 中声明.
 *  假定 LocalTransactionID 是原子的,backendId 已分配.
 */
 Assert(MyProc- backendId == vxid.backendId);
 MyProc- lxid = vxid.localTransactionId;
 TRACE_POSTGRESQL_TRANSACTION_START(vxid.localTransactionId);
 /*
 * set transaction_timestamp() (a/k/a now()). Normally, we want this to
 * be the same as the first command s statement_timestamp(), so don t do a
 * fresh GetCurrentTimestamp() call (which d be expensive anyway). But
 * for transactions started inside procedures (i.e., nonatomic SPI
 * contexts), we do need to advance the timestamp. Also, in a parallel
 * worker, the timestamp should already have been provided by a call to
 * SetParallelStartTimestamps().
 *  设置 transaction_timestamp.
 *  正常来说, 期望该值与第一条命令的 statement_timestamp 一样, 这样就不需要
 *  调用 GetCurrentTimestamp 进行刷新(昂贵的操作!).
 *  但对于在过程中启动的事务(如非原子的 SPI 上下文), 我们确实需要增加时间戳.
 *  同样的, 在并行 worker 中, 时间戳应通过外层调用 SetParallelStartTimestamps 提供.
 */
 if (!IsParallelWorker())
 { if (!SPI_inside_nonatomic_context())
 xactStartTimestamp = stmtStartTimestamp;
 else
 xactStartTimestamp = GetCurrentTimestamp();
 }
 else
 Assert(xactStartTimestamp != 0);
 pgstat_report_xact_timestamp(xactStartTimestamp);
 /* Mark xactStopTimestamp as unset. */
 // 标记 xactStopTimestamp 未设置
 xactStopTimestamp = 0;
 /*
 * initialize other subsystems for new transaction
 *  为新事务初始化其他子系统(GUC/Cache 等)
 */
 AtStart_GUC();
 AtStart_Cache();
 AfterTriggerBeginXact();
 /*
 * done with start processing, set current transaction state to  in
 * progress 
 *  已完成启动过程, 设置事务状态为 TRANS_INPROGRESS
 */
 s- state = TRANS_INPROGRESS;
 ShowTransactionState(StartTransaction}

三、跟踪分析

执行 begin, 触发该函数调用

11:10:36 (xdb@[local]:5432)testdb=# begin;

启动 gdb, 设置断点

(gdb) b StartTransaction
Breakpoint 4 at 0x54800f: file xact.c, line 1825.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 4, StartTransaction () at xact.c:1825
1825 s =  TopTransactionStateData;
(gdb)

查看调用栈

(gdb) bt
#0 StartTransaction () at xact.c:1825
#1 0x0000000000548f50 in StartTransactionCommand () at xact.c:2718
#2 0x00000000008c8e7d in start_xact_command () at postgres.c:2500
#3 0x00000000008c6771 in exec_simple_query (query_string=0x24a6ec8  begin;) at postgres.c:948
#4 0x00000000008cae70 in PostgresMain (argc=1, argv=0x24d2dc8, dbname=0x24d2c30  testdb , username=0x24a3ba8  xdb)
 at postgres.c:4182
#5 0x000000000082642b in BackendRun (port=0x24c8c00) at postmaster.c:4361
#6 0x0000000000825b8f in BackendStartup (port=0x24c8c00) at postmaster.c:4033
#7 0x0000000000821f1c in ServerLoop () at postmaster.c:1706
#8 0x00000000008217b4 in PostmasterMain (argc=1, argv=0x24a1b60) at postmaster.c:1379
#9 0x00000000007488ef in main (argc=1, argv=0x24a1b60) at main.c:228
(gdb)

查看 TopTransactionStateData 全局变量(尚未初始化)

(gdb) p TopTransactionStateData
$7 = {transactionId = 0, subTransactionId = 0, name = 0x0, savepointLevel = 0, state = TRANS_DEFAULT, 
 blockState = TBLOCK_DEFAULT, nestingLevel = 0, gucNestLevel = 0, curTransactionContext = 0x0, curTransactionOwner = 0x0, 
 childXids = 0x0, nChildXids = 0, maxChildXids = 0, prevUser = 10, prevSecContext = 0, prevXactReadOnly = false, 
 startedInRecovery = false, didLogXid = true, parallelModeLevel = 0, parent = 0x0}

设置全局变量 CurrentTransactionState = TopTransactionStateData;

(gdb) n
1826 CurrentTransactionState = s;
(gdb) 
1828 Assert(XactTopTransactionId == InvalidTransactionId);
(gdb)

初始化事务状态

(gdb) n
1833 if (s- state != TRANS_DEFAULT)
(gdb) 
1841 s- state = TRANS_START;
(gdb) 
1842 s- transactionId = InvalidTransactionId; /* until assigned */
(gdb) 
1852 if (RecoveryInProgress())
(gdb) 
1859 s- startedInRecovery = false;
(gdb) 
1860 XactReadOnly = DefaultXactReadOnly;
(gdb) 
1862 XactDeferrable = DefaultXactDeferrable;
(gdb) 
1863 XactIsoLevel = DefaultXactIsoLevel;
(gdb) 
1864 forceSyncCommit = false;
(gdb) 
1865 MyXactFlags = 0;
(gdb) 
1870 s- subTransactionId = TopSubTransactionId;
(gdb) 
1871 currentSubTransactionId = TopSubTransactionId;
(gdb) 
1872 currentCommandId = FirstCommandId;
(gdb) 
1873 currentCommandIdUsed = false;
(gdb) 
1878 nUnreportedXids = 0;
(gdb) 
1879 s- didLogXid = false;
(gdb) 
1884 AtStart_Memory();
(gdb)

启动 subsystem(内存 /GUC/Cache 等)

(gdb) 
1884 AtStart_Memory();
(gdb) n
1885 AtStart_ResourceOwner();
(gdb)

设置虚拟事务 ID

1891 vxid.backendId = MyBackendId;
(gdb) 
1892 vxid.localTransactionId = GetNextLocalTransactionId();
(gdb) 
1897 VirtualXactLockTableInsert(vxid);
(gdb) 
1903 Assert(MyProc- backendId == vxid.backendId);
(gdb) p vxid
$8 = {backendId = 3, localTransactionId = 6}
(gdb) 
(gdb) n
1904 MyProc- lxid = vxid.localTransactionId;
(gdb)

设置时间戳

1906 TRACE_POSTGRESQL_TRANSACTION_START(vxid.localTransactionId);
(gdb) 
1917 if (!IsParallelWorker())
(gdb) 
1919 if (!SPI_inside_nonatomic_context())
(gdb) 
1920 xactStartTimestamp = stmtStartTimestamp;
(gdb) 
1926 pgstat_report_xact_timestamp(xactStartTimestamp);
(gdb) 
1928 xactStopTimestamp = 0;
(gdb) 
(gdb) p xactStartTimestamp
$9 = 601009839154257

初始化其他字段

(gdb) n
1935 s- nestingLevel = 1;
(gdb) n
1936 s- gucNestLevel = 1;
(gdb) 
1937 s- childXids = NULL;
(gdb) 
1938 s- nChildXids = 0;
(gdb) 
1939 s- maxChildXids = 0;
(gdb) 
1940 GetUserIdAndSecContext(s- prevUser,  s- prevSecContext);
(gdb) 
1942 Assert(s- prevSecContext == 0);
(gdb) 
1947 AtStart_GUC();
(gdb) 
1948 AtStart_Cache();
(gdb) 
1949 AfterTriggerBeginXact();
(gdb) 
1955 s- state = TRANS_INPROGRESS;
(gdb) 
1957 ShowTransactionState( StartTransaction 
(gdb) 
1958 }
(gdb)

初始化后的事务状态

(gdb) p *s
$10 = {transactionId = 0, subTransactionId = 1, name = 0x0, savepointLevel = 0, state = TRANS_INPROGRESS, 
 blockState = TBLOCK_DEFAULT, nestingLevel = 1, gucNestLevel = 1, curTransactionContext = 0x2523850, 
 curTransactionOwner = 0x24d4868, childXids = 0x0, nChildXids = 0, maxChildXids = 0, prevUser = 10, prevSecContext = 0, 
 prevXactReadOnly = false, startedInRecovery = false, didLogXid = false, parallelModeLevel = 0, parent = 0x0}
(gdb)

完成调用

(gdb) n
StartTransactionCommand () at xact.c:2719
2719 s- blockState = TBLOCK_STARTED;
(gdb) 
2720 break;
(gdb)

感谢各位的阅读,以上就是“PostgreSQL 中函数 StartTransaction 的实现逻辑是什么”的内容了,经过本文的学习后,相信大家对 PostgreSQL 中函数 StartTransaction 的实现逻辑是什么这一问题有了更深刻的体会,具体使用情况还需要大家实践验证。这里是丸趣 TV,丸趣 TV 小编将为大家推送更多相关知识点的文章,欢迎关注!

正文完
 
丸趣
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