POSTGRESQL 事务并发机制与 MVCC

其实这篇的的起因是源于一个问题，为什么POSTGRESQL 没有UNDO REDO，没有这样的表空间到底他怎么进行事务与相关的并发机制的。所以这篇可能会伴随着枯燥乏味。

这个问题的从POSTGRESQL的TUPLE 来说起，也就是行的结构，这个结构可以解释为HOT， heap only tuple 这个结构起源于POSTGRESQL 8.3

Field	Type	Length	Description
t_xmin	TransactionId	4 bytes	insert XID stamp
t_xmax	TransactionId	4 bytes	delete XID stamp
t_cid	CommandId	4 bytes	insert and/or delete CID stamp (overlays with t_xvac)
t_xvac	TransactionId	4 bytes	XID for VACUUM operation moving a row version
t_ctid	ItemPointerData	6 bytes	current TID of this or newer row version
t_infomask2	uint16	2 bytes	number of attributes, plus various flag bits
t_infomask	uint16	2 bytes	various flag bits
t_hoff	uint8	1 byte	offset to user data

上面图的结构在PG12 实际上变成了

这里t_min 存储的信息为行建立时的txid 事务号，t_max 存储的是行更新后的事务号, 如果行没有被更新则存储的值为0 

POSTGRESQL 的事务的处理和并发就依靠了t_min 和  t_max 两个字段，而不去使用类似ORACLE MYSQL 的 UNDO REDO 的方式来进行数据的操作和回滚。优点是不会有类似UNDO 的表空间，以及需要清理UNDO表空间的工作。数据也一直是在数据表中，事务失败也可以以最快速的方式来进行数据的“回滚”。

我们可以做一个实验看看POSTGRESQL 是怎么来对待数据的 I  D U 的操作，

上图中，在插入了一条数据后， t_xmin 初始了一个数值， t_xmax 值为0 ， t_ctid = 0   ， 在我们更新了数据后， 产生了两条记录，一条是原有的记录，另一条是新的记录。并且在原有的记录上xmax 上记录了新的记录的事务号。

在我们删除了记录后，会在产生一条新的记录，并更新t_xmin  和 t_xmax 的记录的事务号。

通过这样的手段，POSTGRESQL 实现了MVCC 多版本的控制，在多个事务访问和更改数据的时候会存在多个版本的数据行。

通过上面的程序我们可以来分析x_xmin  x_xmax 对于数据库多版本和并发的作用。

MVCC 多版本控制在POSTGRESQL 上最终想实现的目的是，数据读不堵塞写，但这样的实现的方式有以下注意的事项

1 不同的事务会看到不同版本的记录，所以POSTGRESQL 会保留较多的同一数据的多个版本。

2  事务的ID 为32BIT， POSTGRESQL 必须不断的进行清理DEAD TUMPLE，防止数据库出现FREEZE的情况。上面的彩色图右侧是这部分问题的原理解释。