《postgresql指南--内幕探索》第五章并发控制（一）

当多个事务同时在数据库中运行时，并发控制是一种用于维持一致性与隔离性的技术，一致性与隔离性是ACID的两个属性。

从宽泛的意义上来讲，有三种并发控制技术，分别是多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control，MVCC）、严格两阶段锁定（Strict Two-Phase Locking，S2PL）和乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control，OCC），每种技术都有多种变体。在MVCC中，每个写操作都会创建一个新版本的数据项，并保留其旧版本。当事务读取数据对象时，系统会选择其中的一个版本，通过这种方式来确保各个事务间相互隔离。MVCC的主要优势在于“读不会阻塞写，写也不会阻塞读”，相反的例子是，基于S2PL的系统在写操作发生时会阻塞相应对象上的读操作，因为写入者获取了对象上的排他锁。PostgreSQL和一些关系型数据库使用一种MVCC的变体，叫作快照隔离（Snapshot Isolation，SI）。

一些关系型数据库（例如Oracle）使用回滚段来实现快照隔离SI。当写入新数据对象时，旧版本对象先被写入回滚段，随后用新对象覆写至数据区域。PostgreSQL使用更简单的方法，即新数据对象被直接插入相关表页中。读取对象时，PostgreSQL根据可见性检查规则，为每个事务选择合适的对象版本作为响应。

SI中不会出现在ANSI SQL-92标准中定义的三种异常，分别是脏读、不可重复读和幻读。但SI无法实现真正的可串行化，因为在SI中可能会出现串行化异常，例如写偏差和只读事务偏差。需要注意的是，ANSI SQL-92标准中可串行化的定义与现代理论中的定义并不相同。为了解决这个问题，PostgreSQL从9.1版本之后添加了可串行化快照隔离（Serializable Snapshot Isolation，SSI），SSI可以检测串行化异常，并解决这种异常导致的冲突。因此，9.1版本之后的PostgreSQL提供了真正的SERIALIZABLE隔离等级（SQL Server也使用SSI，而Oracle仍然使用SI）。

[1]：在9.0及更低版本中，该级别被当作SERIALIZABLE，因为它不会出现ANSI SQL-92标准中定义的三种异常。但9.1版中SSI的实现引入了真正的SERIALIZABLE级别，该级别已被改称为REPEATABLE READ。

PostgreSQL对DML（SELECT、UPDATE、INSERT、DELETE等命令）使用SSI，对DDL（CREATE TABLE等命令）使用2PL。

事务标识

每当事务开始时，事务管理器就会为其分配一个称为事务标识（transaction id，txid）的唯一标识符。PostgreSQL的txid是一个32位无符号整数，取值空间大小约为42亿。在事务启动后执行内置的txid_current()函数，即可获取当前事务的txid，如下所示。

testdb=# BEGIN;
BEGIN
testdb=# SELECT txid_current();
 txid_current
--------------
          100
(1 row)

PostgreSQL保留以下三个特殊txid：

• 0表示无效的txid。
• 1表示初始启动的txid，仅用于数据库集群的初始化过程。
• 2表示冻结的txid，详情参考第5.10节。

txid可以相互比较大小。例如对于txid=100的事务，大于100的txid属于“未来”，且对于txid=100的事务而言都是不可见的，小于100的txid属于“过去”，且对该事务可见，如图5.1（1）所示。