PostgreSQL10基础（7）MVCC

参考书籍： 《PostgreSQL10 High Performance》

MVCC即Multi Version Concurrency Control多版本并发控制，为提升多用户访问同样的数据而设计，性能优于锁定。被广泛用于诸多主流数据库。

内部可见性计算

当一个事务创建时，数据库会更新一个事务ID计算器，通常叫做XID。

• 当插入一行或更新数据时，一个新行被创建（更新也会创建新行），该新行有一个字段insertion XID（通常称作xmin），记录了当前事务ID
• 当删除数据时，每个被删除行有个delete XID（通常称作xmax），当行未被删除时值为空

select txid_current(),xmin,xmax,id from test

txid_current()函数返回当前查询的XID

如果一个查询开始，行数据被找到的条件为

(查询XID >= xmin) && ((查询XID <= xmax) || 查询XID is null)

每个数据库客户会话都允许同时修改表，但他们只有在事务提交后才对其他会话可见。

示例

会话1启动事务并更新数据但不提交

# begin;
BEGIN

# select txid_current(),xmin,xmax,* from test;
 txid_current |   xmin   | xmax | id | name
--------------+----------+------+----+------
     81911792 | 81911784 |    0 |  1 | 1
     81911792 | 81911785 |    0 |  2 | 2
(2 rows)

# update test set name='new' where id=2; 
UPDATE 1

dd=# select txid_current(),xmin,xmax,* from test;
 txid_current |   xmin   | xmax | id | name
--------------+----------+------+----+------
     81911792 | 81911784 |    0 |  1 | 1
     81911792 | 81911792 |    0 |  2 | new
(2 rows)

会话2 查询数据

因会话1未提交，会话2XID大于修改数据的XMAX值，因此看不到最新版本数据，只能看到老版本未修改的数据

# select txid_current(),xmin,xmax,* from test;
 txid_current |   xmin   |   xmax   | id | name
--------------+----------+----------+----+------
     81911793 | 81911784 |        0 |  1 | 1
     81911793 | 81911785 | 81911792 |  2 | 2
(2 rows)

会话1 提交

提交后xmax被清空

# commit;
COMMIT

如果会话没有提交而是回滚，则直接删除新版本数据即可。

会话2再次查询（事务中）或新会话 查询数据

因为xmax被清空，因此可以查到提交的数据

# select txid_current(),xmin,xmax,* from test;
 txid_current |   xmin   | xmax | id | name
--------------+----------+------+----+------
     81911794 | 81911784 |    0 |  1 | 1
     81911794 | 81911792 |    0 |  2 | new
(2 rows)

dd=# commit;
COMMIT

更新数据行的实际过程

• 读入原行数据
• 根据update修改数据字段
• 将新数据行及其XID写入到新的磁盘
• 旧数据行在不再被使用后，可以被Vacuum删除

删除数据行的实际过程

• 标记原行数据为删除，并更新XID
• 旧数据行在不再被使用后，可以被Vacuum删除

Heap only tuples(HOT)

上文提到更新和删除的过程，HOT在特定条件下允许直接重用更新和删除操作数据行后的磁盘空间。

例如更新行没有更新任何索引字段，如果新数据行可以被当前数据行所在数据页剩余空间容纳下时。将触发一个数据块上的mini vacuum。正常的Vacuum需要更新数据heap和Index，而mini vacuum只更新数据heap，因此称为heap only。

pg_stat_user_tables视图记录了表上所有更新次数n_tup_upd和HOT更新次数n_tup_hot_upd

MVCC优缺点

优点

最大程度避免了锁定，读数据不会与写数据发生冲突，读不会阻塞写，写也不会阻塞读。

缺点

• 占用了磁盘空间，需要进行Vacuum清扫
  • 更新时使用了新的磁盘，老数据未被删除
  • 删除时老数据未被真正删除磁盘
• 要当心不可重复读和脏读问题

事务ID环绕

事务ID是32比特，大约20亿个ID，超出则会变为0。MVVC的可见机制将会出现问题。

为了解决问题

• 每个数据库和每张表都有一个引用XID，可见于pg_class表relfrozenxid字段，该字段记录本表或数据库最小XID，小于该值得XID都见被置为保留的冻结ID，Vacuum将处理这些XID