PostgreSQL服务过程中的那些事二：Pg服务进程处理简单查询三：获取内存快照

 

话说 查询“ select cname, comp from test1, test2 where test1.id=test2.id; ” 发送到服务器端， 走查询分支 exec_simple_query ，先调用 start_xact_command 初始化了事务管理相关对象和资源，接着调用 pg_parse_query ，通过 Lex 和 Yacc 对传入 SQL 语句进行词法语法解析，生成解析树。下来调用 GetTransactionSnapshot 方法做内存快照。内存快照和事务隔离级别紧密相关，其中 可重复读和序列化隔离级别每个数据库事务使用一个快照，读未提交和读已提交隔离级别每个语句使用一个快照。序列化隔离级别除快照外还使用 predicate 锁。

 

 

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下面是做内存快照的调用序列图。

Postgres 服务进程简查之开始事务调用序列图

 

         上图红色方框中显示了获取内存快照的方法调用过程，在 GetSnapshotData 方法中根据事务隔离级别等情况获取相应快照，一般 可优化语句（增、删、查、改）都需要快照， 然后注册相应快照。下面是获取快照方法 GetTransactionSnapshot 的流程图。

GetTransactionSnapshot 方法流程图

GetTransactionSnapshot() 方法根据事务隔离级别 分别处理取快照的情况。如果事务隔离级别是 读未提交、读已提交， 调用 GetSnapshotData(&CurrentSnapshotData) 方法获取一个快照赋给 CurrentSnapshot ，返回 CurrentSnapshot 。如果事务隔离级别是 可重复读或序列化 ，且是事务里第一次获取快照，直接返回 CurrentSnapshot ；不是第一次且是 可重复读 事务隔离级别，调用 GetSnapshotData(&CurrentSnapshotData) 方法获取一个快照赋给 CurrentSnapshot ，然后 调用 RegisterSnapshotOnOwner(CurrentSnapshot, TopTransactionResourceOwner) 方法 在资源管理器 TopTransactionResourceOwner 里注册这个快照；不是第一次且是 序列化 事务隔离级别， 调用 RegisterSerializableTransaction(&CurrentSnapshotData) 方法，根据需要调用 GetSnapshotData 方法获取快照并调用 RegisterSnapshotOnOwner 方法在资源属主 TopTransactionResourceOwner 上注册快照，并初始化一个可序列化事务 SERIALIZABLEXACT 结构和哈西表 。最后，不管什么情况都返回当前快照，调用 PushActiveSnapshot 方法，把这个快照推入由 ActiveSnapshotElt 构成的 “活跃快照”栈 。

在 pg 里快照就是数据结构 SnapshotData ，定义如下，表示某个时刻内存里对象的状态，下面是快照 SnapshotData 结构定义：

typedef struct SnapshotData

{

    SnapshotSatisfiesFunc satisfies ;   /* tuple test function */

 

    /*

      * The remaining fields are used only for MVCC snapshots, and are normally

      * just zeroes in special snapshots.  (But xmin and xmax are used

      * specially by HeapTupleSatisfiesDirty.)

      *

      * An MVCC snapshot can never see the effects of XIDs >= xmax . It can see

      * the effects of all older XIDs except those listed in the snapshot.

xmin

      * is stored as an optimization to avoid needing to search the XID arrays

      * for most tuples.

      */

    TransactionId xmin ;         /* all XID < xmin are visible to me */

    TransactionId xmax ;         /* all XID >= xmax are invisible to me */

    uint32      xcnt ;         /* # of xact ids in xip [] */

    TransactionId * xip ;         /* array of xact IDs in progress */

    /* note: all ids in xip [] satisfy xmin <= xip [i] < xmax */

    int32       subxcnt ;      /* # of xact ids in subxip [] */

    TransactionId * subxip ;      /* array of subxact IDs in progress */

    bool        suboverflowed ;    /* has the subxip array overflowed? */

    bool        takenDuringRecovery ; /* recovery-shaped snapshot? */

 

    /*

      * note: all ids in subxip [] are >= xmin , but we don't bother filtering

      * out any that are >= xmax

      */

    CommandId   curcid ;           /* in my xact , CID < curcid are visible */

    uint32      active_count ; /* refcount on ActiveSnapshot stack */

    uint32      regd_count ;       /* refcount on RegisteredSnapshotList */

    bool        copied ;           /* false if it's a static snapshot */

} SnapshotData ;

 

这里面最复杂的是在序列化隔离级别下事务的正常运转，部分体现在 RegisterSerializableTransaction 方法调用了 RegisterSerializableTransactionInt 方法，其流程图在下面

 

RegisterSerializableTransactionInt 流程图

 

RegisterSerializableTransactionInt 里，利用 predicate lock 相关的哈西表， PredXactListData 、 PredXactListElementData 等组成的链表结构， RWConflictPoolHeaderData 、 RWConflictData 等组成的链表结构等一起管理 predicate lock 和 serializablexact 结构，（具体个数据结构参见 《 PostgreSQL 启动过程中的那些事七：初始化共享内存和信号九： shmem 中初始化 Predicate 锁 》 ） 利用可序列化快照隔离（ Serializable Snapshot Isolation (SSI) ） ，实现了事务的 完全可序列化隔离级别，以支持该事务隔离级别下事务的正常运转。

 

              利用可序列化快照隔离（ Serializable Snapshot Isolation (SSI) ）的 相关情况 最初是在下面的论文里描述：

    Michael J. Cahill , Uwe R 枚 hm , and Alan D. Fekete . 2008.

     Serializable isolation for snapshot databases.

     In SIGMOD '08: Proceedings of the 2008 ACM SIGMOD

     international conference on Management of data,

     pages 729-738, New York, NY, USA. ACM.

     http://doi.acm.org/10.1145/1376616.1376690

在下面的博士论文里做了进一步阐述。

    Michael James Cahill . 2009.

    Serializable Isolation for Snapshot Databases.

    Sydney Digital Theses.

    University of Sydney , School of Information Technologies.

    http://hdl.handle.net/2123/5353

就到这儿吧。

 

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