磐维数据库事务

PanWeiDB事务

事务是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单位，由一个有限的数据库操作序列构成。数据库事务通常包含一个序列对数据库的读和写操作，主要是包含以下两个目的：

• 为数据库操作序列提供一个从失败中恢复到正常状态的方法，同时提供了数据库即使在异常状态下保持数据一致性的方法。
• 多个应用程序并发访问数据库时，可以在这些应用程序之间提供一个隔离方法，保证彼此之间操作的操作互不影响。

当事务提交给数据库管理系统，则数据库管理系统需要确保该事务中的所有操作都成功，并且操作会结果被永久保存在数据库中；如果事务中有部分操作失败，则事务中的所有操作都需要回滚，回到事务执行前的状态；同时，该事务对数据库或者其他事务互不影响，所有的事务都是独立运行。

1、事务的属性

• 原子性：一个事务中的所有操作要么全部完成，要么一个都不做，不会在中间某个环节结束。
• 一致性：事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态，事务执行结束后数据库的完整性没有破坏。
• 隔离性：数据库允许多个并发事物对数据库中的数据进行读写操作，隔离性可以防止多个事务并发执行时导致的数据不一致性。事务根据隔离等级可以分为4级：读未提交、读已提交、可重复度和串行化。
• 持久性：事务执行完成后，对数据的修改是永久的

3、事务的使用

在gsql中默认开启自动提交事务的功能，每提交一条SQL语句，都会被自动提交。可以通过设置AUTOCOMMIT参数来关闭自动提交功能。

postgres=# \dt		# 当前存在一张test表
                                     关联列表
 架构模式 | 名称 | 型别 | 拥有者 |                      存储                      
----------+------+------+--------+------------------------------------------------
 public   | test | 表   | omm    | {orientation=row,compression=no,fillfactor=80}
(1 行记录)


postgres=# \set AUTOCOMMIT off		# 设置AUTOCOMMIT参数关闭
postgres=# \echo :AUTOCOMMIT
off
postgres=# drop table test;		# 删除test表
DROP TABLE
postgres=# \dt		# 查看是否存在表
找不到关联。
postgres=# rollback ;		# 手动回滚事务
ROLLBACK
postgres=# \dt		# test表恢复到初始状态
                                     关联列表
 架构模式 | 名称 | 型别 | 拥有者 |                      存储                      
----------+------+------+--------+------------------------------------------------
 public   | test | 表   | omm    | {orientation=row,compression=no,fillfactor=80}
(1 行记录)

此外还可以通过begin关键字开启事务，通过commit提交事务，还可以通过rollback进行回滚。

这里引入两个关键字begin和start transaction，两者作用是一样的，但是在使用过程中begin可能会成为关键字的时候，采用start transaction可以避免这种情况发生。

postgres=# select count(*) from test;	# 查询数据条目
 count 
-------
     0
(1 行记录)
postgres=# begin;	# 启动一个事务
WARNING:  there is already a transaction in progress
BEGIN
postgres=# insert into test values(1);	# 插入一条数据
INSERT 0 1
postgres=# select count(*) from test;	# 查询数据条目
 count 
-------
     1
(1 行记录)

postgres=# rollback ;		# 进行事务回滚
ROLLBACK
postgres=# select count(*) from test;	# 查询数据条目
 count 
-------
     0
(1 行记录)

PaWeiDB支持保存点的功能，在一个大的事务中，可以把操作过程分为几个部分，每个部分执行成功后可以建一个保存点，若后边的部分执行失败，则会回滚到次保存点，无需回滚整个事务。

postgres=# select count(*) from test;		# 初始表数据条数为空
 count 
-------
     0
(1 行记录)

postgres=# begin ;		# 开启事务
WARNING:  there is already a transaction in progress
BEGIN
postgres=# insert into test values(1);		# 插入一条数据
INSERT 0 1
postgres=# savepoint test_point_1;		# 建立一个保存点test_point_1
SAVEPOINT
postgres=# insert into test values(2);
INSERT 0 1
postgres=# insert into test values(1);		# 由于唯一约束导致插入数据失败
ERROR:  duplicate key value violates unique constraint "test_pkey"
描述:  Key (id)=(1) already exists.
postgres=# rollback to savepoint test_point_1;		# 将事务回滚到test_point_1
ROLLBACK
postgres=# commit ;
COMMIT
postgres=# select count(*) from test;		# 此时回滚到保存点test_point_1处，数据条目为一条
 count 
-------
     1
(1 行记录)

4、事务的隔离级别

读已提交是PanWeiDB中默认隔离级别。当一个事务处于这个隔离级别是，查询语句只能看到查询开始之前已经提交的数据，无法看到未提交或者查询执行期间其他事务已提交的数据。不过select可以查询自身所在事务中前面尚未提交的操作结果，实际上，select查询看到的是在查询开始运行瞬间的一个快照。

postgres=# begin;
WARNING:  there is already a transaction in progress
BEGIN
postgres=# insert into test values(2);
INSERT 0 1
postgres=# select * from test;  # 查询到当前事务未提交的数据
 id 
----
  1
  2
(2 行记录)

postgres=# rollback ;
ROLLBACK

5、两阶段提交

PanWeiDB数据库支持两阶段提交协议。在分布式系统中，事务包含多台数据库操作，虽然单台数据库可以保证原子性，但是多台数据库之间需要通过两阶段提交来实现。二阶段提交，通过引入一个事务的协调者来管理各个数据库事务的提交和回滚，就是将事务提交分为准备和提交阶段。
具体流程如下：

• 准备阶段：协调者会给各个参与者发送准备命令。等待所有资源响应之后进入第二阶段。
• 提交阶段：若第一阶段所有参与者都返回准备成功后， 协调者再次向所有参与者发送提交事务的命令，然后等待所有事务都提交成功后，返回事务执行成功。

postgres=# select count (*) from test;		# 查询当前表数据条目
 count 
-------
     2
(1 行记录)

postgres=# begin;	# 开启事务
WARNING:  there is already a transaction in progress
BEGIN
postgres=# insert into test values(3);		# 插入数据
INSERT 0 1
postgres=# prepare transaction 'test_transaction';		# 使用prepare transaction提交事务(第一阶段)
PREPARE TRANSACTION
postgres=# select count (*) from test;		# 查询当前表数据条目
 count 
-------
     2
(1 行记录)

postgres=# \q
[omm@test panweidb]$ gs_ctl stop && gs_ctl start	# 重启数据库
[omm@test panweidb]$ gsql -r
gsql ((PanWeiDB 2.0.0 (Build0)) compiled at 2024-01-05 17:19:18 commit 9fbca90 last mr  )
非SSL连接（安全性要求高时，建议使用SSL连接）
输入 "help" 来获取帮助信息。

postgres=# 


postgres=# select count (*) from test;		# 查询当前表数据条目
 count 
-------
     2
(1 行记录)

postgres=# commit prepared 'test_transaction';	# 提交二阶段事务
COMMIT PREPARED
postgres=# select count (*) from test;		# 查询当前表数据条目，事务被提交，可以查询到插入数据
 count 
-------
     3
(1 行记录)

test_transaction是作为两阶段提交中全局事务ID，由事务协调器生成，一旦执行一阶段提交事务，则会把事务持久化，即使数据库重启也不会影响事务的回滚。

两阶段提交是一种尽量保证强一致性的分布式事务，因此它是同步阻塞的，而同步阻塞就导致长久的资源锁定问题，总体而言效率低，并且存在单点故障问题，在极端条件下会存在数据不一致的风险。