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。