Postgresql快照和行可见性

每个页中相同的行可能有多个版本，每个事务只能看到其中的一个版本，为保证隔离性，每个事务都有自己的快照版本。rc隔离级别下，快照开始于每个语句。rr隔离级别下，快照开始于事务的第一个语句，直到事务结束。

行版本的可见性由tuple头上的xmin和xmax字段决定。在一个快照中tuple是否可见具体包括xmin被设置，xmax未被设置，或者说事务提交时间是在快照创建之前。如果事务被回滚，修改不应该被任何快照看到。
如下图所示：

事务1在快照创建时还处于活动状态，因此事务1的修改不应该被看见
事务2已经在快照创建之前提交，因此事务2的修改可以被看到
事务3开始于快照创建之后，因此不可见

快照结构
事务的开始可以通过xid确定，但是事务的结束时间没有地方记录，因此无法跟踪。只有事务的当前状态可以通过共享内存中的信息获取，ProcArray包含所有活动的会话和和它们的事务信息。
一个快照在创建时包含几个值：

• xmin 快照的下边界，代表最早活动的事务ID。所有小于此ID的事务要么是commit的，要么是abort的。
• xmax 快照的上边界，代表最近提交的事务ID+1。是快照创建的时刻。所有大于此ID的事务要么是在运行的，要么是不存在的。
• xip_list 所有活动事务的ID列表。
  

假设有如下图所示的事务，在t6时刻，事务3的查询能看到几条数据：

    事务1                           事务2                               事务3                                   事务4
t1  begin;
    insert into p values('myq');
t2                                  begin;
                                    insert into p values('kitty');
                                    commit;
t3                                                                      BEGIN ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
                                                                        SELECT pg_current_snapshot();
t4  commit;                                                             
t5                                                                                                              begin;
                                                                                                                insert into p values('alice');
                                                                                                                commit;
t6                                                                      select * from p;

操作结果如下：

#t1. 第一个事务插入一条数据不提交
mydb=# begin;
BEGIN
mydb=*# insert into p values('myq');
INSERT 0 1
mydb=*# SELECT pg_current_xact_id();
 pg_current_xact_id 
--------------------
                811
(1 row)


#t2. 第二个事务插入一条数据并及时提交
mydb=# begin;
BEGIN
mydb=*# insert into p values('kitty');
INSERT 0 1
mydb=*# SELECT pg_current_xact_id();
 pg_current_xact_id 
--------------------
                812
(1 row)

mydb=*# commit;
COMMIT

#t3. 在另一个会话中创建一个快照
mydb=# begin isolation level repeatable read;
BEGIN
mydb=*# SELECT pg_current_snapshot();
 pg_current_snapshot 
---------------------
 811:813:811
(1 row)

mydb=*# SELECT pg_current_xact_id();
 pg_current_xact_id 
--------------------
                813
(1 row)


#t4. 提交第一个事务
mydb=*# commit;
COMMIT


#t5. 执行第3个事务
mydb=# begin;
BEGIN
mydb=*# insert into p values('alice');
INSERT 0 1
mydb=*# SELECT pg_current_xact_id();
 pg_current_xact_id 
--------------------
                814
(1 row)

mydb=*# commit;
COMMIT


#t6. 在快照会话中查询表中的数据,仅能看到事务2插入的数据。  
mydb=*# select * from p;
 name  
-------
 kitty
(1 row)

#表中实际的数据
mydb=# SELECT * FROM heap_page('accounts',0);
 ctid  | state  | xmin  | xmax 
-------+--------+-------+------
 (0,1) | normal | 747   | 0 a
 (0,2) | normal | 748 c | 749
 (0,3) | normal | 749   | 0 a
(3 rows)

步骤1开启一个事务不提交
步骤2开启一个事务并及时提交
步骤3创建一个快照
步骤4提交第一个事务
步骤5执行第3个事务并及时提交
步骤6在快照视图中查询表的数据
由于在创建快照时事务1还处于活动状态，因此事务1的修改不可见。事务2在快照创建时已提交，因此事务2的修改可见。
事务3是在快照创建后开启的，因此事务3的修改也不可见。所以在快照视图中只能查询到事务2操作的一条数据。
总结：
行可见性规则大致如下。
RC隔离级别下，事务快起起始于每一个语句，RR隔离级别下快照起始于第一个语句，直到事务结束。
行对事务是否可见取决于行上的事务落在快照的哪个区间
如果落在快照区间的左边，表时快照创建时事务已经完成。此时就要判断行上的xmax是否置位，xmax置位了该行不可见。xmax没置位，就要判断xmin的状态，如果是提交状态，行可见。如果是abort，行不可见。
如果落在快照区间的中间，修改是否可见取决于相应的事务ID是否在xip_list中。
如果落在快照区间的右边，代表着未来的事务或不存在的事务，行不可见。