事务回卷
事务
PostgreSQL实际上将每一个SQL语句都作为一个事务来执行。如果我们没有发出BEGIN命令，则每个独立的语句都会被加上一个隐式的BEGIN以及（如果成功）COMMIT来包围它。一组被BEGIN和COMMIT包围的语句也被称为一个事务块。
MVCC
PostgreSQL实际上将每一个SQL语句都作为一个事务来执行的。数据的删改不会修改表中原有数据，update是新插入一行数据，delete是在原数据上打标记。所以PostgreSQL不靠undo来实现MVCC。
实现原理:xmin、xmax、cmin、cmax
xmin：插入该行版本的事务ID。
xmax：删除此行时的事务ID，第一次插入时，此字段为0。如果查询出来此字段不为0，则可能是删除这行的事务还未提交，或者是删除此行的事务回滚了。
cmin：事务内部的插入类操作的命令ID，此标识是从0开始的。
cmax：事务内部的删除类操作的命令ID，如果不是删除命令，此字段为0。
PostgreSQL通过比较xmin，xmax上记录的XID的新旧，来控制事务对数据的可见性。新事务可以看见老事务提交的数据。
XID
事务id，后续统称XID
事务ID是一个32bit长的无符号数字，2^32约42亿，其总是会消耗完的，消耗完之后会重新从头开始分配。其中0,1,2三个事务是内部XID，新的XID从3开始。
内部XID
- 0 代表无效TransactionID
- 1 代表启动事务ID，只在初始化数据库时才会使用。比所有正常事务都旧
- 2 代表冻结事务ID。比所有正常事务都旧
XID比较大小
1、特殊事务和普通事务的比较
if (!transactionidisnormal(id1) || !transactionidisnormal(id2))
return (id1 < id2);
id1，id2至少有一个事务不是普通事务，则返回(id1<id2);若为true则id1<id2,若返回false则id1>id2
eg:
若id1=10，id2=2，return(10<2)。明显10<2为假，所以10比2大，普通事务较新；
若id1=2，id2=10，return(2<10)。2<10为真，所以10比2大，还是普通事务较新
2、普通事务之间的比较
diff = (int32) (id1 - id2);
return (diff < 0);
**通过强制数据转换，将id1-id2的结果转换为带符号的int32，再赋值给diff变量,返回diff<0。 若返回为true则id1<id2,否则id1>id2 **
由于int 32带符号，需要用最高位表示符号位，所以它能表示的整数比unsigned int 32类型少一半，int 32的数据取值范围为[-2(n-1),2(n-1)-1]，即[-231,231-1]。当两个XID相减结果>2^31时，转为int 32后其实是个负数(符号位从0变成了1)。
关于比较XID大小的思考：
- id1=100,id2=30E+100 那个事务最新？id2最新？
- 第二圈的id1=100,第一圈id2=30E+100 那个事务最新？id1最新
- 第二圈的id1=100,第一圈id2=101 那个事务最新？id1最新？？？
事务回卷
(int32) (id1 - id2)
由于比较xid新旧的算法的限制，pg数据库中的2^32个事务中，最新和最旧的事务之差，不能超过 2^31。
如图所示。
事务回卷&危害
新事务不能看到之前事务创建的元组，这违反了事务的可见性。这种现象称为PG的事务ID回卷问题。
当数据库中最久和最新的事务超过2^31时，事务号会发生回卷，此时数据库会报出如下错误并且拒绝接受所有连接，必须进入单用户模式执行vacuum freeze操作。
ERROR: database is not accepting commands to avoid wraparound data loss in database “xxxx”
hint: stop the postmaster and vacuum that database in single-user mode
- 40 亿个事务，2^32，是 Postgres 中使用的数据类型的整数上限。
- 20 亿个事务，2^31，是 PostgreSQL 在强制关闭之前允许的上限。
- 在达到上限之前的1000 万笔交易，将记录由倒计时组成的警告消息。
- 在达到上限之前100 万个事务，PostgreSQL 进入 READ-ONLY 模式
防止事务回卷-事务冻结
数据库通过autovaccum进程，根据参数设定定期做vacuum_freeze操作，将老的事务id冻结（在行上打标记）防止事务回卷。有两种清理模式：“惰性模式”和“急切模式”（9.4版本会直接把XID改为2的方式进行事务冻结）
- 惰性模式:冻结过程仅使用表对应的空闲空间映射文件中包含死元组的页面.
- 急切模式:冻结过程会对表的整个页面进行扫描。无论该表页面中是否包含有死元组。并且在可能的情况下才会移除xact（clog）文件.
事务id冻结，三个相关参数。
1、vacuum_freeze_min_age：5000万 #vacuum_freeze 应该冻结的年龄。惰性模式触发条件
2、vacuum_freeze_table_age：15亿 #表做vacuum_freeze的触发年龄。急切模式触发条件
3、autovacuum_freeze_max_age：20亿 #强制做vacuum_freeze的最大表年龄。防止事务回卷，兜底参数，触发急切模式
急切模式会导致全表扫描，引起大量的IO。影响数据库的性能，也叫做冻结炸弹。在生产中要极力避免发生急切模式的vacuum
注：vacuum有两个功能，垃圾回收+收集统计信息。autovacuum是自动执行vacuum
PG事务的优势：
1、DDL可以回滚
2、没有undo，无论执行过多少SQL，事务rollback秒回
PG事务的劣势：
1、表膨胀，全表扫描开销增加
2、事务回卷
我们能做什么?
- 1、合理设置三个vacuum_freeze参数,防止事务回卷。
- 2、监控数据库xid剩余量。
- 3、监控表膨胀，大表改造成分区表，减小表体积。
- 4、考虑对大表设置不同的vacuum策略
- 5、一定要开启autovacuum，并根据系统情况，适当提升或减小autovacuum工作效能
- 6、紧急情况下，手动执行 vacuum freeze table_name
