海山数据库(He3DB)源码详解：子事务定义和启动

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海山数据库(He3DB)源码详解：子事务定义和启动

子事务的创建过程分为两步，分别为通过DefineSavepoint函数调用PushTransaction构建一个子事务节点，并在CommitTransactionCommand函数中调用StartSubTransaction函数启动一个新的子节点事务

定义子事务的执行条件

在终端以事务块方式执行SQL命令，在事务块状态为TBLOCK_INPROGRESS或TBLOCK_SUBINPROGRESS时，终端执行SAVEPOINT语句，数据库底层会调用DefineSavepoint函数，创建子事务并通过链栈保存父节点。以下是定义子事的流程图：

image-1.png DefineSavepoint函数流程图的步骤解释如下：

  1. 开始：流程的开始。
  2. 调用DefineSavepoint函数：函数接收到定义保存点的请求。
  3. 检查事务状态：检查当前是否有活跃的事务。
  4. 事务未启动：如果没有活跃的事务，函数将进行错误处理。
  5. 事务已启动：如果事务已启动，继续检查是否有活跃的子事务。
  6. 是否有活跃的子事务：确定当前事务是否有未完成的子事务。
  7. 是：如果有活跃的子事务，函数将进行错误处理，因为保存点不能在子事务中定义。
  8. 否：如果没有活跃的子事务，继续创建保存点。
  9. 创建保存点：在事务日志中创建一个新的保存点。
  10. 记录保存点信息：记录保存点的名称和相关事务信息。
  11. 保存点定义成功：保存点成功定义。
  12. 结束：流程结束。

DefineSavepoint函数的执行过程

1、检查当前状态

通过全局状态变量获取当前事务状态，并检查是否为并行事务模式。

	TransactionState s = CurrentTransactionState;
	/*
	 * Workers synchronize transaction state at the beginning of each 
	 * parallel operation, so we can't account for new subtransactions 
	 * after that point.  
	 * (Note that this check will certainly error out if s->blockState 
     * is TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS, so we can treat that as an invalid 
	 * case below.)
	 */
	if (IsInParallelMode())
		ereport(ERROR,
                (errcode(ERRCODE_INVALID_TRANSACTION_STATE),
                 errmsg("cannot define savepoints during a parallel operation")));

2、创建子事务

通过swtich-case结构，同时完成事务块检查和子事务创建任务。

  1. 事务块为TBLOCK_INPROGRESS或TBLOCK_SUBINPROGRESS状态：正常状态，通过PushTransaction()函数创建子事务切换事务状态，为子事务name申请内存空间并命名。
    case TBLOCK_INPROGRESS:
    case TBLOCK_SUBINPROGRESS:
    /* Normal subtransaction start */
    PushTransaction();
    s = CurrentTransactionState;	/* changed by push */

    /*
        * Savepoint names, like the TransactionState block itself, live
        * in TopTransactionContext.
        */
    if (name)
        s->name = MemoryContextStrdup(TopTransactionContext, name);
    break;
  1. 事务块为TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS状态：错误状态，事务处在隐式状态，即事务完成会自动提交或者出错自动放弃，定义子事务会与这个目的冲突。（子事务可以回滚放弃部分操作，但是隐式事务要求回滚放弃全部操作）
    case TBLOCK_IMPLICIT_INPROGRESS:
        ereport(ERROR,
                (errcode(ERRCODE_NO_ACTIVE_SQL_TRANSACTION),
        /* translator: %s represents an SQL statement name */
                    errmsg("%s can only be used in transaction blocks",
                        "SAVEPOINT")));
        break;
  1. 事务块处在上述三种状态之外的其他状态：这些状态均是无效的状态，提交FATAL日志。
		/* These cases are invalid. */    
    case TBLOCK_DEFAULT:
    case TBLOCK_STARTED:
    case TBLOCK_BEGIN:
    case TBLOCK_PARALLEL_INPROGRESS:
    case TBLOCK_SUBBEGIN:
    case TBLOCK_END:
    case TBLOCK_SUBRELEASE:
    case TBLOCK_SUBCOMMIT:
    case TBLOCK_ABORT:
    case TBLOCK_SUBABORT:
    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, "DefineSavepoint: unexpected state %s",
                BlockStateAsString(s->blockState));
        break;

启动子事务的执行条件

  1. 在数据库客户端，用户成功执行并提交SAVEPOINT语句时，CommitTransactionCommand函数会调用StartSubTransaction函数启动一个新的子节点事务。
  2. 在数据库客户端，用户成功执行并提交ROLLBACK语句时，CommitTransactionCommand函数会根据chain的值调用StartSubTransaction函数重新启动一个子节点事务。

以下是StartSubTransaction函数的执行流程图：

image-2.png

  1. 开始：流程的开始。
  2. 获取当前事务状态：获取 CurrentTransactionState 以获取当前事务的状态。
  3. 检查事务状态：检查当前事务状态是否不是 TRANS_DEFAULT。
  4. 不是TRANS_DEFAULT：如果当前事务状态不是 TRANS_DEFAULT，则记录一条警告日志，说明当前状态。
  5. 是TRANS_DEFAULT：如果当前事务状态是 TRANS_DEFAULT，继续执行子事务的启动流程。
  6. 设置事务状态为TRANS_START：将事务状态设置为 TRANS_START，表示开始一个新的子事务。
  7. 初始化子事务资源：初始化子事务所需的各种资源。
  8. 内存管理子事务开始：调用 AtSubStart_Memory 函数，进行内存管理方面的子事务开始处理。
  9. 资源所有者子事务开始：调用 AtSubStart_ResourceOwner 函数，进行资源所有者方面的子事务开始处理。
  10. 触发器子事务开始：调用 AfterTriggerBeginSubXact 函数，进行触发器方面的子事务开始处理。
  11. 设置事务状态为TRANS_INPROGRESS：将事务状态设置为 TRANS_INPROGRESS，表示子事务正在进行中。
  12. 调用子事务回调：调用 CallSubXactCallbacks 函数，执行所有注册的子事务开始回调函数。
  13. 显示事务状态：调用 ShowTransactionState 函数，显示当前事务状态。
  14. 结束：流程结束。

StartSubTransaction函数的执行过程

1. 切换当前状态

切换当前状态，并检查当前状态是否正确并开始子事务。

    TransactionState s = CurrentTransactionState;
    if (s->state != TRANS_DEFAULT)
            elog(WARNING, "StartSubTransaction while in %s state",
                 TransStateAsString(s->state));
	s->state = TRANS_START;

当前子事务状态变量由函数PushTransaction创建，并由全局变量传递到StartSubTransaction函数中。检查当前子事务状态并开始子事务。

2. 初始化子事务资源

切换当前状态，并检查当前状态是否正确并开始子事务。

	/*
	 * Initialize subsystems for new subtransaction
	 * must initialize resource-management stuff first
	 */
	AtSubStart_Memory();
	AtSubStart_ResourceOwner();
	AfterTriggerBeginSubXact();
  1. AtSubStart_Memory()：创建事务的上下文并切换到上下文；
  2. AtSubStart_ResourceOwner()：创建当前事务的ResourceOwner，并修改全局变量CurTransactionResourceOwner和CurrentResourceOwner；
  3. AfterTriggerBeginSubXact()：申请更多的trans_stack（指向事务栈的指针）空间，用于管理当前事务中的触发器状态，并在不同的触发器事件中用于保存和恢复状态。

3. 完成子事务启动

完成子事务的启动操作，并调用回调函数和记录日志。

	s->state = TRANS_INPROGRESS;
	/*
	 * Call start-of-subxact callbacks
	 */
	CallSubXactCallbacks(SUBXACT_EVENT_START_SUB, s->subTransactionId,
						 s->parent->subTransactionId);
	ShowTransactionState("StartSubTransaction");
  1. 子事务启动完成，将事务状态设置为TRANS_INPROGRESS；
  2. 利用ShowTransactionState函数记录子事务操作的日志。

作者介绍

李超，移动云数据库工程师，负责云原生数据库He3DB的研发。

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