# 海山数据库(He3DB)源码详解：事务块执行过程及内核函数
本文介绍了事务执行过程中，从BEGIN事务开始到事务结束END/ABORT的内核函数执行过程。
前言：
事务SQL语句的执行过程，会先通过事务块函数修改事务块状态，然后根据事务块状态执行不同的事务行为。因此，本章会讲解事务块的开始和结束过程的事务块函数。
事务块控制事务执行的过程：
在讲具体函数之前，有必要在此讲解一下，事务块是如何控制事务行为的。事务管理器中，事务块会根据当前事务状态，来控制具体的事务操作行为，具体流程如下：
- 开始事务块：表示一个新的事务块的开始。
- 检查事务状态：检查当前事务的状态，是否活跃、空闲或处于错误状态。
- 活跃：如果事务处于活跃状态，执行事务操作。
- 执行事务操作：执行具体的事务操作，如插入、更新或删除数据。
- 空闲：如果事务处于空闲状态，等待操作命令。
- 等待操作命令：在事务空闲时等待接收到新的操作命令。
- 接收到操作命令：一旦接收到操作命令，开始执行事务操作。
- 执行事务操作：执行具体的事务操作，如插入、更新或删除数据。
- 操作成功?：检查事务操作是否成功。
- 提交事务：如果操作成功，提交事务。
- 回滚事务：如果操作失败或事务处于错误状态，回滚事务。
- 错误：如果事务处于错误状态，进行回滚操作。
- 回滚事务：如果操作失败或事务处于错误状态，回滚事务。
- 活跃：如果事务处于活跃状态，执行事务操作。
- 结束事务块：表示事务块的结束，此时事务已经提交或回滚。
如何进行事务块操作：
使用 BEGIN 命令可以手动控制启动事务的边界，开始一个新的事务块；
使用 END \COMMIT 命令可以手动控制结束事务，结束一个执行中的事务块；
使用 ABORT \ ROLLBACK 命令可以手动控制放弃回滚事务，结束一个出错的事务块；
当执行这些SQL语句时，系统底层会调用相对应的事务块函数，来修改当前事务块的状态，从而控制具体的事务操作行为。其中，事务块操作的开始和结束分别对应的函数为：
BEGIN对应的事务块函数为BeginTransactionBlock()函数；END \ COMMIT对应的事务块函数为EndTransactionBlock()函数；ABORT \ ROLLBACK对应的事务块函数为UserAbortTransactionBlock()函数。
那么，这些函数的执行流程是什么样的？
BeginTransactionBlock()函数的执行过程：
当终端输入BEGIN或者START TRANSACTION命令时，会开始一个事务块。处理过程首先会调用BeginTransactionBlock()函数。该函数内部主体为一个switch结构，会对枚举类型TBlockState中的所有状态都进行一个判断，并作一个对应的处理。执行过程示意图如下：
-
首先通过全局变量
CurrentTransactionState获得当前事务块状态的变量；TransactionState s = CurrentTransactionState; -
然后通过
switch-case结构，根据当前事务块状态做对应的操作，其中有包括：
- 如果当前事务块状态为TBLOCK_STARTED，则修改为TBLOCK_BEGIN；
case TBLOCK_STARTED: s->blockState = TBLOCK_BEGIN; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS，则修改为TBLOCK_BEGIN；
case TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS: s->blockState = TBLOCK_BEGIN; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_INPROGRESS、TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS、TBLOCK_SUBINPROGRESS、TBLOCK_ABORT和TBLOCK_SUBABORT，会进行WARNING报警，但是不会影响执行过程，可以继续执行；
case TBLOCK_INPROGRESS: case TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS: case TBLOCK_SUBINPROGRESS: case TBLOCK_ABORT: case TBLOCK_SUBABORT: ereport(WARNING, (errcode(ERRCODE_ACTIVE_SQL_TRANSACTION), errmsg("there is already a transaction in progress"))); break; - 如果当前事务块状态为上述提到的其他状态，则直接报FATAL错误，直接退出事务块过程；
case TBLOCK_DEFAULT: case TBLOCK_BEGIN: case TBLOCK_SUBBEGIN: case TBLOCK_END: case TBLOCK_SUBRELEASE: case TBLOCK_SUBCOMMIT: case TBLOCK_ABORT_END: case TBLOCK_SUBABORT_END: case TBLOCK_ABORT_PENDING: case TBLOCK_SUBABORT_PENDING: case TBLOCK_SUBRESTART: case TBLOCK_SUBABORT_RESTART: case TBLOCK_PREPARE: elog(FATAL, "BeginTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); break;
以上，就是BeginTransactionBlock()函数的全部执行过程。
EndTransactionBlock()函数的执行过程：
当终端输入COMMIT或者EDN语句时，这时一个事务块会发起提交或者结束，如果输入END，正确结束为提交，错误结束为回滚。处理过程首先会调用EndTransactionBlock()函数，并根据返回值判断是否时错误结束发生回滚。EndTransactionBlock()函数和BeginTransactionBlock()十分相似，内部主要是一个swith结构，这里直接说执行流程：
-
首先通过全局变量
CurrentTransactionState获得当前事务块状态的变量，并定义返回值bool变量result；TransactionState s = CurrentTransactionState; bool result = false; -
然后通过
switch-case结构，根据当前事务块状态做对应的操作，其中有包括：
- 如果当前事务块状态为TBLOCK_INPROGRESS，则修改为TBLOCK_END，并将变量result赋值为true；
case TBLOCK_INPROGRESS: s->blockState = TBLOCK_END; result = true; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS，表示当前处在一个隐式的事务进程模式。判断入参chain的值，如果为true，表示该状态下存在子事务，报Error错误，退出事务执行过程；否则报Warning，修改事务块状态为TBLOCK_END，并将变量result赋值为true；
case TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS: if (chain) ereport(ERROR, (errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION), /* translator: %s represents an SQL statement name */ errmsg("%s can only be used in transaction blocks", "COMMIT AND CHAIN"))); else ereport(WARNING, (errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION), errmsg("there is no transaction in progress"))); s->blockState = TBLOCK_END; result = true; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_ABORT，只修改事务块状态为TBLOCK_ABORT_END；
case TBLOCK_ABORT: s->blockState = TBLOCK_ABORT_END; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_SUBINPROGRESS，表示当前事务属于正常状态可以提交，需要从当前节点逐级回溯到父节点，并修改过程中每个节点的状态；
case TBLOCK_SUBINPROGRESS: while (s->parent != NULL) { if (s->blockState == TBLOCK_SUBINPROGRESS) s->blockState = TBLOCK_SUBCOMMIT; else elog(FATAL, "EndTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); s = s->parent; } if (s->blockState == TBLOCK_INPROGRESS) s->blockState = TBLOCK_END; else elog(FATAL, "EndTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); result = true; break;- 首先，通过while循环，回溯每个节点，并对每个节点的事务块状态进行判断。如果是TBLOCK_SUBINPROGRESS，则修改为TBLOCK_SUBCOMMIT，由后续的CommitSubTransaction()函数中进行提交，如果是其他，则直接报FATAL错误，退出事务操作过程；
- 退出while后，判断父节点事务块状态，如果是TBLOCK_INPROGRESS，则修改为TBLOCK_END，表示事务完成，后续由CommitTransaction()函数完成具体的事务提交，如果是其他，报FATAL错误；
- 最后修改返回值result为true。
- 如果当前事务块状态为TBLOCK_SUBABORT，表示当前事务整体处于放弃状态，需要从当前节点逐级回溯到父节点，并修改过程中每个节点的状态以实现整体事务的放弃；
case TBLOCK_SUBABORT: while (s->parent != NULL) { if (s->blockState == TBLOCK_SUBINPROGRESS) s->blockState = TBLOCK_SUBABORT_PENDING; else if (s->blockState == TBLOCK_SUBABORT) s->blockState = TBLOCK_SUBABORT_END; else elog(FATAL, "EndTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); s = s->parent; } if (s->blockState == TBLOCK_INPROGRESS) s->blockState = TBLOCK_ABORT_PENDING; else if (s->blockState == TBLOCK_ABORT) s->blockState = TBLOCK_ABORT_END; else elog(FATAL, "EndTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); break;- 首先，通过while循环，回溯每个节点，并对每个节点的事务块状态进行判断。如果是TBLOCK_SUBINPROGRESS，则修改为TBLOCK_SUBABORT_PENDING，表示处于准备放弃的状态，后续会通过AbortSubTransaction()和CleanupSubTransaction()函数处理；如果是TBLOCK_SUBABORT，则修改为TBLOCK_SUBABORT_END，表示处于结束放弃的状态，已经由AbortSubTransaction()函数处理过，后续只需要通过CleanupSubTransaction()清理相关资源即可；如果是其他，则直接报FATAL错误，退出事务操作过程；
- 退出while后，判断父节点事务块状态，如果是TBLOCK_INPROGRESS，则修改为TBLOCK_ABORT_PENDING，表示事务准备放弃，后续由AbortTransaction()和CleanupTransaction()函数处理；如果是TBLOCK_ABORT，则修改为TBLOCK_ABORT_END，表示处于结束放弃的状态，已经由AbortTransaction()函数处理过，后续只需要通过CleanupTransaction()清理相关资源即可；如果是其他，报FATAL错误。
- 如果当前事务块状态为TBLOCK_STARTED，表示当前事务执行出错，需要通过chain判断错误的严重性。判断入参chain的值，如果为true，表示当前状态下存在子事务，报Error错误，退出事务执行过程；否则报Warning，并将变量result赋值为true；
if (chain) ereport(ERROR, (errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION), /* translator: %s represents an SQL statement name */ errmsg("%s can only be used in transaction blocks", "COMMIT AND CHAIN"))); else ereport(WARNING, (errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION), errmsg("there is no transaction in progress"))); result = true; break; - 如果当前事务块状态为TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS，表示当前事务处于并行操作的状态，不能有parallel worker进行提交，报FATAL错误，直接退出事务操作过程；
case TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS: ereport(FATAL, (errcode(ERRCODE_INVALID_TRANSACTION_STATE), errmsg("cannot commit during a parallel operation"))); break; - 如果处于其他状态，则表示当前事务状态出现预料之外的情况，报FATAL错误，直接退出事务操作过程。
/* These cases are invalid. */ case TBLOCK_DEFAULT: case TBLOCK_BEGIN: case TBLOCK_SUBBEGIN: case TBLOCK_END: case TBLOCK_SUBRELEASE: case TBLOCK_SUBCOMMIT: case TBLOCK_ABORT_END: case TBLOCK_SUBABORT_END: case TBLOCK_ABORT_PENDING: case TBLOCK_SUBABORT_PENDING: case TBLOCK_SUBRESTART: case TBLOCK_SUBABORT_RESTART: case TBLOCK_PREPARE: elog(FATAL, "EndTransactionBlock: unexpected state %s", BlockStateAsString(s->blockState)); break;
UserAbortTransactionBlock()函数执行过程：
当终端输入ROLLBACK语句时，这时会发起一个事务的回滚操作，放弃之前的所有操作，数据库回滚到事务开始之前的样子。通过调用UserAbortTransactionBlock()函数执行该过程。该函数和其他事务块操作函数十分相似，内部主要是一个swith结构，这里直接说执行流程：
- 首先通过全局变量
CurrentTransactionState获得当前事务块状态的变量；
TransactionState s = CurrentTransactionState;
- 然后通过
switch-case结构，根据当前事务块状态做对应的操作，其中有包括：
- 如果事务块处在TBLOCK_INPROGRESS状态下，将状态修改为TBLOCK_ABORT_PENDING；
case TBLOCK_INPROGRESS:
s->blockState = TBLOCK_ABORT_PENDING;
break;
- 如果事务块处在TBLOCK_ABORT状态下，将状态修改为TBLOCK_ABORT_END；
case TBLOCK_ABORT:
s->blockState = TBLOCK_ABORT_END;
break;
- 如果事务块处在TBLOCK_SUBINPROGRESS或TBLOCK_SUBABORT，标记每个子事务状态为放弃状态，直到top事务位置；
case TBLOCK_SUBINPROGRESS:
case TBLOCK_SUBABORT:
while (s->parent != NULL)
{
if (s->blockState == TBLOCK_SUBINPROGRESS)
s->blockState = TBLOCK_SUBABORT_PENDING;
else if (s->blockState == TBLOCK_SUBABORT)
s->blockState = TBLOCK_SUBABORT_END;
else
elog(FATAL, "UserAbortTransactionBlock: unexpected state %s",
BlockStateAsString(s->blockState));
s = s->parent;
}
if (s->blockState == TBLOCK_INPROGRESS)
s->blockState = TBLOCK_ABORT_PENDING;
else if (s->blockState == TBLOCK_ABORT)
s->blockState = TBLOCK_ABORT_END;
else
elog(FATAL, "UserAbortTransactionBlock: unexpected state %s",
BlockStateAsString(s->blockState));
break;
-
循环检查当前节点的父节点状态，如果不为空，则根据blockState值对应修改当前事务的事务块状态，并将事务指针指向父节点；
-
当循环到top节点时，退出循环，并根据top节点的blockState值对应修改当前top事务的事务块状态。
-
如果事务块处在TBLOCK_STARTED或TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS，根据chain的值报ERROR或者WARING错误，并将事务块状态修改为TBLOCK_ABORT_PENDING；
case TBLOCK_STARTED:
case TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS:
if (chain)
ereport(ERROR,
(errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION),
/* translator: %s represents an SQL statement name */
errmsg("%s can only be used in transaction blocks",
"ROLLBACK AND CHAIN")));
else
ereport(WARNING,
(errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION),
errmsg("there is no transaction in progress")));
s->blockState = TBLOCK_ABORT_PENDING;
break;
-
如果chain为true，表示事务的链式执行，事务在结束后会开启一个新事务，如果开启则汇报ERROR错误；
-
如果chain为false，报WARIING错误，修改事务块状态。
-
如果务块处在TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS，则直接报FATAL错误。
case TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS:
ereport(FATAL,
(errcode(ERRCODE_INVALID_TRANSACTION_STATE),
errmsg("cannot abort during a parallel operation")));
break;
原因：事务管理系统设计上避免在并行执行的事务中执行 ABORT，以维护系统的稳定性和数据的一致性。这种设计确保了并行查询的性能和可靠性。
- 如果事务块处于其他状态，直接FATAL。
case other_TBLOCK:
elog(FATAL, "UserAbortTransactionBlock: unexpected state %s",
BlockStateAsString(s->blockState));
break;
- 对当前事务块状态做判断，并保存chain的值到
Assert(s->blockState == TBLOCK_ABORT_END ||
s->blockState == TBLOCK_ABORT_PENDING);
s->chain = chain;
统设计上避免在并行执行的事务中执行 ABORT，以维护系统的稳定性和数据的一致性。这种设计确保了并行查询的性能和可靠性。
- 如果事务块处于其他状态，直接FATAL。
```C
case other_TBLOCK:
elog(FATAL, "UserAbortTransactionBlock: unexpected state %s",
BlockStateAsString(s->blockState));
break;
- 对当前事务块状态做判断，并保存chain的值到
Assert(s->blockState == TBLOCK_ABORT_END ||
s->blockState == TBLOCK_ABORT_PENDING);
s->chain = chain;
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