浅析postgresql数据库事务及行锁特征

Posted 2020-11-04 数据库生态圈（RDB & NoSQL & Bigdata）

开源数据库领域，postgresql以其优越的性能、功能及良好的稳定性排名首位可谓当之无愧，尤其是对高并发的支持可谓匠心独具。而优越的性能和稳定性，究其根本无非是良好的基础架构，本文将对其性能和稳定性有着良好支撑的事务及锁机制进行探讨，并结合实际测试，以真切说明和证明其特点。

1、可在事务中的DDL

postgresql中，DDL语句可以在事务中，既可以提交，也可以回滚，这在实际工作中，不然具备很大的实际意义，也会给工作带来方便和安全，如下图所示：

2、mvcc

postgresql中，很好的实现了mvcc功能，postgresql中mvcc实现了读写不阻塞，同时也说明了相同数据行上的写写阻塞，如下图所示：

session1:开始一个事务，事务中insert into t1中一条数据，但不提交，也不会滚，如图：

session2:此时另开一个会话，连接到相同的用户和数据库，也insert into t1中同样的数据行，此时，该事务被阻塞，表现为在该会话中挂住，如图：

session1:在回到session1中，此时发出commit命令，如图：

session2:在回到session2中，此时，因为session1中的相同数据被成功insert并提交，因为t1表c2字段上有主键，因此，session2中的insert into t1事务失败，并报错，如图：

 

3、mvcc实现机制

虽然目前的关系库都实现了mvcc功能，但因为底层架构和设计的因素，有些导致系统稳定性和性能方面的不足。而postgresql中，该功能的实现可谓非常巧妙，这也是postgresql号称免费版的Oracle的重要因素之一。因为mvcc功能，postgresql中相同数据行的读写不阻塞，而写写会阻塞和等待。那么，postgresql中是如何实现了mvcc功能的呢？postgresql中，主要通过数据行上的几个隐含字段实现了mvcc功能，他们分别是：xmin,amax,cmin,cmax，如下图所示：

session1:在此会话中，开始一个事务，并在事务中分别update字段c1=1和delete字段c1=2的两个数据行，期间分别查询t1中每个数据行的数据和隐含字段：

session2:打开另一个会话session2，并连接到相同的数据库和用户，在session1中delete、update、commit操作后，分别查询表t1中数据行和几个隐藏列的值，可以发现：session1中，update数据行前insert的数据行，只填写了xmin隐藏列的值，并且是当时的xid；update操作时，将旧数据行的xmax填写为update事务的xid，并重新insert一行新数据，且将新数据行的xmin填写为当前事务xid，session1中update后查到的数据是新数据行（xmin为当前事务xid），而因为session1中update未提交，session2中查到的数据行为旧数据行(xmin为之前第一次insert时的xid，xmax为当前事务的xid)；delete操作时，会将旧数据行的xmax填写为当前事务的xid，在session1中查询时，因为已经删除，已经查不到该数据行，而在session2中，因为session1中的delete操作并未提交，所以看到的是删除前的数据行，但此时看到旧数据行的xmax已被填写为session1中事务的xid。session1中提交后，session2中再也看不到旧数据行，只看到了update和delete后的结果，如图所示：

这样postgresql通过数据行的几个隐藏列巧妙的实现了mvcc功能；而同样的mvcc功能，oracle虽然实现的很优雅，但需要到undo段中获取改变向量以重构数据块的前影像，这也许会消耗掉一部分系统资源；mysql的innodb中，虽然不需要重构数据块前影像，但也需要到undo空间获取旧的数据行；db2和sql server库中，虽然也实现了类似mvcc功能，但db2中，通过redo信息重构数据前影像，这可能会使得redo变得过热和拥塞，sql server则是将前影像信息放到了temp数据库中。postgresql中mvcc的功能虽然实现的巧妙，且在获取旧数据行的过程中不会消耗太多系统资源，但也存在不同版本数据行都存在数据段内的情况，当这种旧数据太多时，可能会带来性能上的问题，清理这些旧数据时，也可能会导致系统负载和性能的抖动或颠簸。

 

4、免费版的Oracle当之无愧

postgresql除了行锁实现机制外，事务级别和oracle也非常相似，虽然支持四个标准事务级别的设置，但postgresql实际上只支持两个事务级别：read committed和serializable。此外，postgresql还支持完备的约束，索引，多种语言的函数和过程编码实现，且为进程模型，几乎可以在每个流行的平台上安装使用等，这些特点和功能，足可以说其为免费版的oracle当之无愧。