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海山数据库(He3DB)源码详解：StartTransaction函数
本文介绍了事务提交过程中，具体执行提交任务的StartTransaction函数详细执行流程。
1. 执行条件
存在三种调用此函数的场景：
- 事务开始状态下，在事务处于TRANS_DEFAULT状态且事务块处于TBLOCK_DEFAULT状态下，由StartTransactionCommand函数调用StartTransaction函数完成事务开始的操作。
- 事务提交后，在CommitTransactionCommand函数中，事务块状态分别为TBLOCK_END、TBLOCK_ABORT_END、TBLOCK_ABORT_PENDING三种状态下，且事务状态参数chain为true时，会调用StartTransaction函数。
- 并行事务条件下，在ParallelWorkerMain函数中由StartParallelWorkerTransaction调用StartTransaction函数。
2. 执行过程
2.1 当前状态设定：
申请事务状态变量TransactionState s和虚拟事务ID变量VirtualTransactionId vxid，
并将顶部事务状态复制给s，将事务状态变量复制给全局变量CurrentTransactionState。
TransactionState s;
VirtualTransactionId vxid;
/*
* Let's just make sure the state stack is empty
*/
s = &TopTransactionStateData;
CurrentTransactionState = s;
因为事务刚刚开始，新的事务状态应该与Top事务相同，且当前只有刚启动的事务，所以将事务状态变量s复制给CurrentTransactionState。（顺序为：top->s->current）。
- TopTransactionState主要设定了刚开始事务时，初始状态下top的事务和事务块状态，以及对应Xid的日志是否提交。
- CurrentTransactionState主要保存了当前事务状态相关的参数，主要是事务状态、事务块状态、XID、保存点、父节点等级等一系列参数。
2.2 检查当前状态：
申请事务状态变量TransactionState s和虚拟事务ID变量VirtualTransactionId vxid，
并将顶部事务状态复制给s，将事务状态变量复制给全局变量CurrentTransactionState。
Assert(!FullTransactionIdIsValid(XactTopFullTransactionId));
/* check the current transaction state */
Assert(s->state == TRANS_DEFAULT);
这里主要判断，事务开始时Xid和事务状态是否为合理的状态。因为事务刚开始，Xid应该为0且事务状态应该为TRANS_DEFAULT。保证事务开始时，事务栈中的状态正确。
2.3 开始事务初始化：
将事务状态修改为TRANS_START，随后开始事务的初始操作，
主要对事务状态变量TransactionState s中的对应参数进行初始化复制。
s->state = TRANS_START;
s->fullTransactionId = InvalidFullTransactionId; /* until assigned */
/* Determine if statements are logged in this transaction */
xact_is_sampled = log_xact_sample_rate != 0 &&
(log_xact_sample_rate == 1 ||
pg_prng_double(&pg_global_prng_state) <= log_xact_sample_rate);
/*
* initialize current transaction state fields
* note: prevXactReadOnly is not used at the outermost level
*/
s->nestingLevel = 1;
s->gucNestLevel = 1;
s->childXids = NULL;
s->nChildXids = 0;
s->maxChildXids = 0;
/*
* Once the current user ID and the security context flags are fetched,
* both will be properly reset even if transaction startup fails.
*/
GetUserIdAndSecContext(&s->prevUser, &s->prevSecContext);
/* SecurityRestrictionContext should never be set outside a transaction */
Assert(s->prevSecContext == 0);
- 指定初始的fullTransactionId；
- 判断是否要提交日志。如果提交，提交的频率是多少。
- 初始结构体变量TransactionState s；包括事务嵌套等级、GUC上下文、子事务相关参数。
- GetUserIdAndSecContext()函数获取prevUser和prevSecContext两个变量并做复制，保证了事务启动失败时，能恢复到一个之前的安全状态。
- 这个Assert就是判断一下事务开始时，前一个安全状态是不是空。（没启动之前就应该是空）
检查当前系统是否处于一个Recover的阶段。
因为，系统可能会因为之前的崩溃导致系统后台还在一个恢复过程，虽然你可以进入并使用数据库，但是这个时候你不能进行写入，只能读取数据。
if (RecoveryInProgress())
{
s->startedInRecovery = true;
XactReadOnly = true;
}
else
{
s->startedInRecovery = false;
XactReadOnly = DefaultXactReadOnly;
}
RecoveryInProgress函数首先会检查LocalRecoveryInProgress全局变量。默认为true，表示不知道当前系统状态，需要检查XlogCtl中的SharedRecoveryState变量。如果SharedRecoveryState的值为RECOVERY_STATE_DONE，就将LocalRecoveryInProgress设置为false，RecoveryInProgress返回false，系统可读写，不在恢复状态中。
事务是否串行化、事务隔离等级，是否强制同步提交，事务当前标记。
XactDeferrable = DefaultXactDeferrable;
XactIsoLevel = DefaultXactIsoLevel;
forceSyncCommit = false;
MyXactFlags = 0;
正确情况下，不需要事务串行化（串行化会强制事务按照顺序执行，降低数据库读写效率，但是可以解决幻读问题）。事务隔离等级一般为Read Commit。forceSyncCommit会强制事务按照同步的方式提交。MyXactFlags为事务标志，当前没有操作所以为0。
进行子事务相关的初始化。
s->subTransactionId = TopSubTransactionId;
currentSubTransactionId = TopSubTransactionId;
currentCommandId = FirstCommandId;
currentCommandIdUsed = false;
初始化Xlog相关的东西。
nUnreportedXids = 0; // 未记录的Xid
s->didLogXid = false; // WAL是否记录在log中
初始化配置内存memory和ResourceOwner。
AtStart_Memory(); AtStart_ResourceOwner();
- AtStart_Memory函数：首先，从TopMemoryContext申请AbortTransaction函数的内存上下文TransactionAbortContext，保证出错可以正确执行Abort过程；然后，从TopMemoryContext申请TopMemoryContext的内容，再把CurTransactionContext设置为top；最后，切换上下文到CurTransactionContext。完成上下文内存申请。
- AtStart_ResourceOwner函数：首先，为当前事务状态结构中的curTransactionOwner创建一个Owenr，然后，将这个Owner分别设置为TopTransactionResourceOwner、CurTransactionResourceOwner和CurrentResourceOwner。完成ResourceOwner配置。
配置后台进程ID和虚拟事务。
获取一个新的LocalTransactionId，最后将vxid给到一个可用的MyProc中。
vxid.backendId = MyBackendId;
vxid.localTransactionId = GetNextLocalTransactionId();
/*
* Lock the virtual transaction id before we announce it in the proc array
*/
VirtualXactLockTableInsert(vxid);
- MyBackendId会在InitPostgres中进行初始化。
- GetNextLocalTransactionId会通过一个do…while循环获取一个LocalTransactionId，只要LocalTransactionId不是无效的都可以用。
- VirtualXactLockTableInsert这里主要是将vxid.localTransactionId给到一个可用的MyProc中，MyProc是一个PGPROC结构体，在全局存在一个PGPROC链表，用于进程间的通信，后台对某一个MyProc的跟踪和管理，对一个事务来说，事务的start、commit和abort都通过MyProc变量来通知后台。
判断MyProc和vxid的backendId是否对应，并将LocalTransactionId复制给lxid。
Assert(MyProc->backendId == vxid.backendId); MyProc->lxid = vxid.localTransactionId;
事务的开始和结束时间的时间戳设置。
这里要判断事务是否是一个并行化操作的事务，并进一步根据SPI模式进行事务开始的时间戳设置。
if (!IsParallelWorker())
{
if (!SPI_inside_nonatomic_context())
xactStartTimestamp = stmtStartTimestamp;
else
xactStartTimestamp = GetCurrentTimestamp();
}
else
Assert(xactStartTimestamp != 0);
pgstat_report_xact_timestamp(xactStartTimestamp);
/* Mark xactStopTimestamp as unset. */
xactStopTimestamp = 0;
- 如果是并行化worker，这时已经不需要获取只需要Assert判断，因为已经通过调用SetParallelStartTimestamps()函数获取到了开始时间的时间戳。
- 如果不是并行化worker，且如果是SPI的方式，就需要获取当前的时间戳，而不是语句开始的时间戳；如果不是SPI的方式，就直接获取当前语句的开始时间戳。
- pgstat_report_xact_timestamp想日志记录开始时间戳，标记结束时间戳为0；
初始化GUC、Cache和延迟触发器。
/*
* initialize other subsystems for new transaction
*/
AtStart_GUC();
AtStart_Cache();
AfterTriggerBeginXact();
3. 完成事务启动
事务开始过程结束，修改事务为TRANS_INPROGRESS，并记录一条日志。
/*
* done with start processing, set current transaction state to "in
* progress"
*/
s->state = TRANS_INPROGRESS;
ShowTransactionState("StartTransaction");
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。
