Postgresql源码（102）子事务控制语句分析
Postgresql源码（102）子事务控制语句分析
1 子事务控制语句分析
1.1 执行savepoint
执行函数：
- 【立即执行】→DefineSavepoint→PushTransaction（从utility框架进入）
- 【延迟执行】→StartSubTransaction（从顶层事务框架CommitTransactionCommand进入）
准入条件：必须在事务块内，即顶级事务内TBLOCK_INPROGRESS 或子事务内 TBLOCK_SUBINPROGRESS。
第一步： PushTransaction
static void
PushTransaction(void)
{
TransactionState p = CurrentTransactionState;
TransactionState s;一定在顶层事务上下文TopTransactionContext上申请内存
s = (TransactionState)
MemoryContextAllocZero(TopTransactionContext,
sizeof(TransactionStateData));- currentSubTransactionId从1开始，即主事务是1，现在新建的子事务是2。
- nestingLevel从1开始，即主事务是1，现在新建的子事务是2。
currentSubTransactionId += 1;
...
...
s->fullTransactionId = InvalidFullTransactionId; /* until assigned */
s->subTransactionId = currentSubTransactionId;
s->parent = p;
s->nestingLevel = p->nestingLevel + 1;
s->gucNestLevel = NewGUCNestLevel();继承父事务的savepointLevel。
s->savepointLevel = p->savepointLevel;
s->state = TRANS_DEFAULT;
s->blockState = TBLOCK_SUBBEGIN;
GetUserIdAndSecContext(&s->prevUser, &s->prevSecContext);
s->prevXactReadOnly = XactReadOnly;
s->parallelModeLevel = 0;
s->topXidLogged = false;
CurrentTransactionState = s;
}PushTransaction效果：
CurrentTransactionState从顶层事务状态 → 子事务状态
顶层事务：
{ fullTransactionId = {value = 0},
subTransactionId = 1,
name = 0x0,
savepointLevel = 0,
state = TRANS_INPROGRESS,
blockState = TBLOCK_INPROGRESS,
nestingLevel = 1,
gucNestLevel = 1,
curTransactionContext = 0x1c891f0,
curTransactionOwner = 0x1ca9f88,
childXids = 0x0,
nChildXids = 0,
maxChildXids = 0,
prevUser = 10,
prevSecContext = 0,
prevXactReadOnly = false,
startedInRecovery = false,
didLogXid = false,
parallelModeLevel = 0,
chain = false,
topXidLogged = false,
parent = 0x0}子事务：
{fullTransactionId = {value = 0},
subTransactionId = 2,
name = 0x0,
savepointLevel = 0,
state = TRANS_DEFAULT,
blockState = TBLOCK_SUBBEGIN,
nestingLevel = 2,
gucNestLevel = 2,
curTransactionContext = 0x0,
curTransactionOwner = 0x0,
childXids = 0x0,
nChildXids = 0,
maxChildXids = 0,
prevUser = 10,
prevSecContext = 0,
prevXactReadOnly = false,
startedInRecovery = false,
didLogXid = false,
parallelModeLevel = 0,
chain = false,
topXidLogged = false,
parent = 0xf17dc0 <TopTransactionStateData>}第二步：StartSubTransaction
static void
StartSubTransaction(void)
{
TransactionState s = CurrentTransactionState;
...
s->state = TRANS_START;
...AtSubStart_Memory函数：
- 从当前上下文创建"CurTransactionContext"上下文，并记录在CurrentTransactionState中。
- 调整全局指针：切换到"CurTransactionContext"内存上下文。
AtSubStart_Memory();AtSubStart_ResourceOwner函数：
- 从父节点的
s->parent->curTransactionOwner中拿到resowner，创建子resowner，并记录在并记录在CurrentTransactionState中。 - 调整全局指针：CurTransactionResourceOwner = s->curTransactionOwner
- 调整全局指针：CurrentResourceOwner = s->curTransactionOwner
AtSubStart_ResourceOwner();
AfterTriggerBeginSubXact();
s->state = TRANS_INPROGRESS;执行callback，这些回调函数由RegisterSubXactCallback函数注册，在现有代码中发现几处：
- pl语言插件注册时，
_PG_init会注册plpgsql_subxact_cb函数。 - fdw插件。
CallSubXactCallbacks(SUBXACT_EVENT_START_SUB, s->subTransactionId,
s->parent->subTransactionId);
ShowTransactionState("StartSubTransaction");
}1.2 rollback to
实例
drop table tbl1;
create table tbl1(i varchar(100));
begin;
savepoint sp1;
insert into tbl1 values('1');
savepoint sp2;
savepoint sp3;
insert into tbl1 values('2');
rollback to sp2;rollback to导致事务状态变化
CommitTransactionCommand处理事务堆栈
2 plpgsql异常处理中的子事务
plpgsql中的异常处理部分也是用子事务实现的，在begin end块中的语句都是运行在子事务下的，如果发生异常，所有的处理都会自动回滚，然后跳转到exception部分继续执行。也就是在plpgsql中只要有exception的语句，那么上面的begin中都会运行在子事务下。 pgpgsql的子事务使用PG提供的专用事务接口来实现：
- 专用的启动子事务的接口BeginInternalSubTransaction，用于实现procedure的异常处理。
- 专用的事务提交接口ReleaseCurrentSubTransaction
- 专用的事务回滚接口RollbackAndReleaseCurrentSubTransaction
接口使用位置
使用位置：
exec_stmt_block
if (block->exceptions)
...
BeginInternalSubTransaction(NULL);
...
PG_TRY();
{
...
exec_stmts(estate, block->body);
...
ReleaseCurrentSubTransaction();
...
}
PG_CATCH();
{
RollbackAndReleaseCurrentSubTransaction();
...
rc = exec_stmts(estate, exception->action);
...
}接口功能分析
- BeginInternalSubTransaction：启动子事务
- PushTransaction
- ReleaseCurrentSubTransaction：提交顶层子事务
- CommitSubTransaction
- RollbackAndReleaseCurrentSubTransaction：回滚顶层子事务
- AbortSubTransaction
- CleanupSubTransaction
3 子事务设计摘要
子事务系统
子事务使用TransactionState栈结构实现，具体实现中使用链表指向parent节点。子事务打开时，会用PushTransaction函数创建一个新的TransactionState出来，并调用StartSubTransaction函数初始化内存、资源管理器的状态。
子事务允许有名字，可以回滚到指定的检查点，所以用户的一条指令可能会处理多个子事务。另外像commit、rollback需要一次性把整个事务栈全部处理完。实现上，utility框架执行DDL会把目标子事务全部标记为commit-pending或abort-pending。当main loop到达CommitTransactionCommand时，做real work。为什么要这样做呢？因为当我们在处理某个子事务时（poping state stack entries）如果发生了错误，剩下的事务栈仍然需要继续处理完。在rollback to <savepoint>中，PG会撤销子事务直到发现名字为<savepoint>的子事务。注意<savepoint>也会被撤销掉，完了在重建出来。
另外子事务系统给plpgsql（或其他子系统）提供了：
- 专用的启动子事务的接口BeginInternalSubTransaction，用于实现procedure的异常处理。
- 专用的事务提交接口ReleaseCurrentSubTransaction
- 专用的事务回滚接口RollbackAndReleaseCurrentSubTransaction
上面的几个给子系统的专用接口和 SQL层常规接口savepoint/release的区别是：
- 上述接口会立即完成事务状态的转变，不会等到command结束时通过CommitTransactionCommand执行。
- BeginInternalSubTransaction函数允许不在显示事务块中也可以启动子事务，而DefineSavepoint函数必须在事务块中才能运行。
子事务ID
事务和子事务在真正需要事务ID时才会申请一个永久的XID，一般增删改和几个其他场景才会分配XID。
子事务申请XID时，总是会先给父事务分配XID，保证子事务XID晚于父事务XID。在获取XID时会同时拿到 XID锁（锁子系统）、录入PGPROC（PROC ARRAY子系统）、记录pg_subtrans（SLRU子系统）。
如果一个子事务需要一个 XID，我们总是首先将一个分配给它的父事务。这保持了子事务的 XID 晚于其父事务的不变性，这在许多地方都是假设的。获得 XID 上的锁并将其输入 pg_subtrans 和 PGPROC 的辅助操作在它被分配时完成。
没有 XID 的事务仍然需要出于各种目的进行标识，特别是持有锁。为此，我们为每个顶级交易分配一个“虚拟交易 ID”或 VXID。 VXID 由两个字段组成，backendID 和后端本地计数器；这种安排允许在事务开始时分配新的 VXID，而无需争用共享内存。为了确保 VXID 在后端退出后不会很快被重新使用，我们在后端退出时将最后一个本地计数器值存储到共享内存中，并在后端启动时从相同 backendID 插槽的先前值对其进行初始化。所有这些计数器在共享内存重新初始化时都归零，但这没关系，因为 VXID 永远不会出现在磁盘上的任何地方。
在内部，后端需要一种方法来识别子事务，无论它们是否具有 XID；但这需要只持续到父顶级事务持续的时间。因此，我们有 SubTransactionId，它有点像 CommandId，因为它是从我们在每个顶级事务开始时重置的计数器生成的。顶级事务本身有 SubTransactionId 1，子事务有 ID 2 及以上。 （零为 InvalidSubTransactionId 保留）请注意，子事务没有自己的 VXID；他们使用父顶级事务的 VXID。
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