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postgresql 从应用角度看快照snapshot使用，事务隔离控制不再神密

news 2025/8/2 22:30:11

专栏内容：postgresql内核源码分析
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快照使用

快照是事务中使用，配合事务的隔离级别，体现出不同的可见性。
快照在事务中自动获取，我们可以通过查看当前事务的快照和事务号来判断分析。

为了方便演示，我们先创建一张表

postgres=> create table neworder(o_id integer primary key, o_info varchar, o_time timestamp);
CREATE TABLE

快照查询

第一个事务

postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685103
(1 row)

查看当前事务号为685103
注意 txid_current() 每调一次这个函数，会消费一个事务号，在事务中只消费一个。

postgres=*> select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685103:685103:
(1 row)

查看当前事务的快照，格式为xmin:xmax:运行中的xid列表。
我们看到xmin,xmax 为685103，说明当前没有运行的事务，最新分发的事务号就是685103

注意这里并没有分配正在运行的事务号，只有执行写操作后才开始分配
我们在另一个终端开启一个新事务，查看快照，并没有发现685103在正在运行的列表中

postgres=> begin;
BEGIN
postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685104
(1 row)postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685103:685103:
(1 row)postgres=*> end;
COMMIT

第二个事务

在终端一的事务上插入一行数据

postgres=*> insert into neworder values(1,'football',now());
INSERT 0 1

这样做，让此事务有运行中的事务号

我们这里在第二个终端重新开启一个事务

postgres=> begin;
BEGIN
postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685105
(1 row)postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
----------------------685103:685105:685103
(1 row)

我们看到当前快照中xmin为685103，正在运行的最小事务号；
xmax为685105 ，正在运行中只有一个事务

不同隔离级别的快照

读已提交

我们启动了两个默认为读已经提交的事务

现在在终端二上继续执行

postgres=*> create table neworder1(o1_id int);
CREATE TABLE
postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
----------------------685103:685105:685103
(1 row)

创建了一张表，快照没有发生变化

终端一上提交事务

postgres=*> commit;
COMMIT

在终端二事务中插入数据

postgres=*> insert into neworder values(2,'basketball',now());
INSERT 0 1
postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685105:685105:
(1 row)

此时查看到的快照发生了变化，xmin为自己事务，当前运行中的事务没有了。

原理
读已经提交的快照，在每次命令都会获取新的快照，如果有提交的事务，那么就会变为可见

postgres=*> select * from neworder;o_id |   o_info   |           o_time
------+------------+----------------------------1 | football   | 2023-06-21 08:56:43.5416682 | basketball | 2023-06-21 09:15:10.313662
(2 rows)

此时就可以看到前一事务插入的数据

可重复读

终端一启动可重复读事务

postgres=> begin isolation level repeatable read ;
BEGIN
postgres=*> insert into neworder values(3,'delicious food',now());
INSERT 0 1
postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685107
(1 row)postgres=*> select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685107:685107:
(1 row)

快照中，此时没有正在运行中的事务，xmin就是自己的事务号

终端二启动可重复读事务

postgres=>  begin isolation level repeatable read ;
BEGIN
postgres=*> insert into neworder1 values(1);
INSERT 0 1
postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685108
(1 row)postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685107:685107:
(1 row)

快照中，此时运行中的事务xmin为685107，xmax也为685107

终端二提交事务

postgres=*> commit;
COMMIT

终端一执行插入

postgres=*> insert into neworder values(4,'delicious tomato',now());
INSERT 0 1
postgres=*> select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685107:685107:
(1 row)

事务快照并没有变化

原理
对于可重复读，每个事务只获取一次快照，这样可见性在事务开始时就已经确定

快照对于系统字典的隔离

在使用对应的表后，对于读写会产生冲突，导致阻塞；
如果没有使用要修改的表，则不会产生冲突。

读已提交

如果事务没有操作过该表，在另一事务修改提交，就可以看到修改；

先启动事务1，操作表neworder1，然后在事务2操作neworder的表定义，提交事务2后，在事务1进行查看。

事务1

postgres=> begin;
BEGIN
postgres=*> insert into neworder1 values(5);
INSERT 0 1

事务2 修改数据字典

postgres=> begin;
BEGIN
postgres=*>
postgres=*> alter table neworder drop column o_time;
ALTER TABLE
postgres=*> commit;
COMMIT

事务1 查询数据字典的同步，可以看到neworder已经没有了o_time列

postgres=*> select * from neworder;o_id |      o_info
------+------------------1 | football2 | basketball3 | delicious food4 | delicious tomato10 | potato
(5 rows)postgres=*> commit;
COMMIT

可重复读

和上面顺序一样，先启动事务1，操作表neworder1，然后在事务2操作neworder的表定义，提交事务2后，在事务1进行查看。

事务1

postgres=> begin;
BEGIN
postgres=*> insert into neworder1 values(5);
INSERT 0 1

事务2 修改数据字典，增加列o_time

postgres=> begin isolation level repeatable read ;
BEGIN
postgres=*> alter table neworder add column o_time timestamp;
ALTER TABLE
postgres=*> commit;
COMMIT

事务1 查询数据字典的同步

postgres=*> select * from neworder;o_id |      o_info      | o_time
------+------------------+--------1 | football         |2 | basketball       |3 | delicious food   |4 | delicious tomato |10 | potato           |
(5 rows)postgres=*> select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685125:685125:
(1 row)postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685125
(1 row)postgres=*>

与预期不一样的事情发了 这里在可重复读时，系统字典的更新可以被看到了。
这一点在源码分析时，没有被关注到。

导出快照

快照还可以保存，被重复使用，有点像科幻中保存记忆一样。
下面我们来看看如何使用这一特异功能。

导出介绍

开启事务1，保存事务1的快照，然后在别一个事务中应用此快照，那么这两个事务看到的内容是一样的。

事务1 启动可重复读事务，并导出快照

postgres=> begin isolation level repeatable read ;
BEGIN
postgres=*> insert into neworder1 values(5);
INSERT 0 1postgres=*> select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685125:685125:
(1 row)postgres=*> select txid_current();txid_current
--------------685125
(1 row)postgres=*> select * from neworder;o_id |      o_info      | o_time
------+------------------+--------1 | football         |2 | basketball       |3 | delicious food   |4 | delicious tomato |10 | potato           |
(5 rows)postgres=*> SELECT pg_export_snapshot();pg_export_snapshot
---------------------00000004-00000058-1
(1 row)

使用旧快照

旧快照能被使用的前提是，生成旧快照必须有事务在使用，否则快照就是一个过期快照

事务2 在启动事务2前，向neworder表中插入数据，然后启动事务2，在其中使用保存的快照

postgres=> insert into neworder values(100,'test dic',now());
INSERT 0 1
postgres=> insert into neworder values(101,'erase',now());
INSERT 0 1
postgres=> select * from neworder;o_id |      o_info      |           o_time
------+------------------+----------------------------1 | football         |2 | basketball       |3 | delicious food   |4 | delicious tomato |10 | potato           |100 | test dic         | 2023-06-22 10:50:35.238614101 | erase            | 2023-06-22 10:55:12.268132
(7 rows)
postgres=> BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
BEGINpostgres=*> set transaction snapshot '00000004-00000058-1';
SET
postgres=*> select * from neworder;o_id |      o_info      | o_time
------+------------------+--------1 | football         |2 | basketball       |3 | delicious food   |4 | delicious tomato |10 | potato           |
(5 rows)postgres=*>  select pg_current_snapshot();pg_current_snapshot
---------------------685125:685125:
(1 row)