事务实现

事务定义：执行：计算层面；逻辑单位：不可分割；操作序列有限：粒度不大；

boltdb 只支持一写多读的事务，即同时至多有一个读写事务，而可以有多个只读事务，算是一种弱化的事务模型，好处在于容易实现，坏处在于牺牲了写并发的性能。也因此，boltdb 适合读多写少的应用。

boltdb 事务实现的主要代码在 tx.go 中，但这个源文件大抵算一个事务实现入口，事务提交时的一些行为，主要在数据库索引逻辑中实现。

1. 持久性

在一个读写事务中，所有用户的直接改动（增加、删除、改动）都发生在叶子节点，但为了维持 B+ 树的性质，会在 Commit前进行调整，会引起中间节点的级联变动。所有这些节点（Node）在 spill阶段通过 node.write(p)转化为页（Page），所有变动的页（包括复用 freelist 中的和新申请的）称为脏页（dirty pages）。在 spill为 page 后，boltdb 会通过 func (tx *Tx) write() error将这些脏页进行刷盘，大体逻辑为：
1. 将脏页按 page id 排序后逐个遍历
2. 将 page id 转化为 offset
3. 通过 db.ops.writeAt 将脏页在 offset 处刷盘
4. 通过 page pool 复用 page size = 1 的脏页，以备 allocate 时复用

表示写入的数据必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等[3]。举个例子来说，A 给 B 转账，转账前后，A 和 B 的账户总额应该保持不变。

该性质描述侧重于应用层面，而非数据库本身。boltdb 是一个简单的 KV 引擎，不支持用户自定义约束。

在事务中，原子性其实更侧重于出现问题时的可回滚性（rollback），或者说可丢弃性（abortability），即事务中的操作不能部分执行，要么都成功执行，要么都未执行。

主动
- 主动调用tx.Rollback进行回滚，其主要逻辑包括回滚使用的 freelist，释放一些资源（如锁和节点内存引用）。只读事务结束时必须要调用回滚函数，以关闭事务，防止对读写事务的阻塞，之前文章分析过原因（主要是争抢 remap 时候的锁）。
被动
- 在读写事务进行到一半时，如果 boltdb 实例意外挂掉重启后，boltdb 如何保证事务的原子性？
  1. 读写事务执行过程中，所有的改动都是增量改动，不影响其他只读事务
  2. 最后提交时，元信息页落盘成功，才会使得所有增量改动对用户可见
- 也就是说，使用元信息页作为“全局指针”，以该指针的写入原子性来保证事务的原子性。如果宕机时，元信息页没有写入完成，所有改动便不会生效，达到了自动回滚的效果。

4个隔离级别：

未提交读：某个事务读到了另一个未提交事务修改过的记录
- 脏读：读到了一个不存在的数据，一般发生在回滚时
已提交读：一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据，并且其他事务每对该数据进行一次修改并提交后，该事务都能查询得到最新值
可重复读：一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据，但是第一次读过某条记录后，即使其他事务修改了该记录的值并且提交，该事务之后再读该条记录时，读到的仍是第一次读到的值，而不是每次都读到不同的数据。
串行化：3种隔离级别都允许对同一条记录进行读-读、读-写、写-读的并发操作，如果我们不允许读-写、写-读的并发操作，可以使用SERIALIZABLE隔离级别

boltdb 实现隔离性的方法是：
1. 增量写内存。
2. 穿透读磁盘。
读写事务的变动都在内存中，而只读事务通过 mmap 直接读取的磁盘上的内容，因此读写事务的改动不会为只读事务所见。多个读写事务是串行的，也不会互相影响。而每个只读事务期间所看到的状态，就是该只读事务开始执行时的状态。