GaussDB數(shù)據(jù)庫事務(wù)介紹

前言

隨著大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的作用越來越重要，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀寫以及保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性成為企業(yè)在選擇數(shù)據(jù)庫技術(shù)時最為關(guān)注的問題之一。事務(wù)是保證數(shù)據(jù)一致性和完整性的關(guān)鍵機(jī)制之一，因此事務(wù)管理在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中占據(jù)了極為重要的位置。在這里我們將著重介紹華為云數(shù)據(jù)庫 GaussDB 對事務(wù)的支持及管理，包括事務(wù)應(yīng)用場景、事務(wù)管理、事務(wù)語句、事務(wù)隔離、事務(wù)監(jiān)控等內(nèi)容。

GaussDB 事務(wù)的定義及應(yīng)用場景事務(wù)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一個重要概念，通俗來講，事務(wù)就是一組數(shù)據(jù)庫操作看成一個整體，這個整體要么全部執(zhí)行成功，要么全部撤銷。

事務(wù)可以應(yīng)用在并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。一些常見的應(yīng)用場景包括轉(zhuǎn)賬操作、訂單修改、銀行交易等。在這些場景中，事務(wù)的功能是保證操作的原子性，即要么全部執(zhí)行成功，數(shù)據(jù)庫的值正確地更新，即處于一個“一致狀態(tài)”，要么出現(xiàn)異?；蛳到y(tǒng)故障，全部回滾至操作前的狀態(tài)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

GaussDB 支持 ACID 事務(wù)，即原子性、一致性、隔離性和持久性。在 GaussDB 中，事務(wù)是指一組數(shù)據(jù)庫操作，這些操作要么全部成功，要么全部失敗。當(dāng)一個事務(wù)提交時，所有的修改都會被永久保存。如果事務(wù)失敗，則所有的修改都會被回滾，數(shù)據(jù)庫狀態(tài)會被還原到事務(wù)開始前的狀態(tài)。GaussDB 還支持分布式事務(wù)（集群事務(wù)），可以涉及到多個節(jié)點的事務(wù)（本次不做重點介紹）。

原子性（Atomicity）：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中的操作，要么都做， 要么都不做。

一致性（Consistency）：事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一 個一致性狀態(tài)。

隔離性（Isolation）：數(shù)據(jù)庫中一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個事務(wù) 的內(nèi)部操作及使用的數(shù)據(jù)對其他事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的 各個事務(wù)不能相互干擾。

持久性（Durability）：事務(wù)一旦提交，對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變是永久的。提交后的 操作或者故障不會對事務(wù)的操作結(jié)果產(chǎn)生任何影響。

GaussDB 事務(wù)的管理事務(wù)管理是指在使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時，對事務(wù)的開啟、提交、回滾、保存點、分布式事務(wù)等進(jìn)行管理：

啟動事務(wù)：GaussDB 通過 START TRANSACTION 和 BEGIN 語法啟動事務(wù)

設(shè)置事務(wù)：GaussDB 通過 SET TRANSACTION 或者 SET LOCAL TRANSACTION 語法設(shè)置事務(wù)

提交事務(wù)：GaussDB 通過 COMMIT 或者 END 可完成提交事務(wù)的功能，即提交事務(wù)的所有操作

回滾事務(wù)：回滾是在事務(wù)運行的過程中發(fā)生了某種故障，事務(wù)不能繼續(xù)執(zhí)行，系統(tǒng)將事務(wù)中對數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷

存儲過程本身就處于一個事務(wù)中，開始調(diào)用最外圍存儲過程時會自動開啟一個事務(wù)，在調(diào)用結(jié)束時自動提交或者發(fā)生異常時回滾。除了系統(tǒng)自動的事務(wù)控制外，也可以使用 COMMIT/ROLLBACK 來控制存儲過程中的事務(wù)。在存儲過程中調(diào)用 COMMIT/ROLLBACK 命令，將提交/回滾當(dāng)前事務(wù)并自動開啟一個新的事務(wù)，后續(xù)的所有操作都會在此新事務(wù)中運行。

示例 1：啟動一個事務(wù)

--以默認(rèn)方式啟動事務(wù)。START TRANSACTION;SELECT * FROM tpcds.reason;END;

--以默認(rèn)方式啟動事務(wù)。BEGIN;SELECT * FROM tpcds.reason;END;

--以隔離級別為 READ COMMITTED，讀/寫方式啟動事務(wù)。START TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED READ WRITE;SELECT * FROM tpcds.reason;COMMIT;

示例 2：設(shè)置事務(wù)

--開啟一個事務(wù)，設(shè)置事務(wù)的隔離級別為 READ COMMITTED，訪問模式為 READ ONLY。START TRANSACTION;SET LOCAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED READ ONLY;COMMIT;示例 3：支持在 PLSQL 的存儲過程內(nèi)使用 COMMIT/ROLLBACK。

CREATE TABLE EXAMPLE1(COL1 INT);

CREATE OR REPLACE PROCEDURE TRANSACTION_EXAMPLE()ASBEGINFOR i IN 0..20 LOOPINSERT INTO EXAMPLE1(COL1) VALUES (i);IF i % 2 = 0 THENCOMMIT;ELSEROLLBACK;END IF;END LOOP;END;/運行結(jié)果：

在 GaussDB 中，控制管理事務(wù)可以采用兩個方法：原子性和隔離性。原子性指一組操作要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。隔離性指一個事務(wù)的操作不受其他事務(wù)干擾，保證并發(fā)執(zhí)行時數(shù)據(jù)的一致性。

更多事務(wù)管理過程中的使用場景（支持/不支持調(diào)用的上下文環(huán)境），請參見官網(wǎng)示例：

https://support.huaweicloud.com/centralized-devg-v2-opengauss/devg_03_0713.html

GaussDB 事務(wù)語句

事務(wù)語句可以看作是在事務(wù)中執(zhí)行的一組語句，常見的事務(wù)語句有 insert、update、delete 等。

GaussDB 支持事務(wù)語句，事務(wù)語句組合成一組原子性、隔離性和一致性的操作。例如，下面的所有查詢都包含在同一個事務(wù)小片中。如果有任何一個查詢失敗，整個事務(wù)將回滾。以下是事務(wù)語句的例子：

BEGIN;SELECT balance FROM account WHERE id = 1 FOR UPDATE;UPDATE account SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;COMMIT

GaussDB 事務(wù)隔離

GaussDB 支持的事務(wù)隔離級別包括：Read Uncommitted（讀未提交）、Read Committed（讀提交）、Repeatable Read（重復(fù)讀）、Serializable（序列化，Serializable 是最高的事務(wù)隔離級別，在該級別下，事務(wù)串行化順序執(zhí)行，可以避免臟讀、不可重復(fù)讀與幻讀。但是這種事務(wù)隔離級別效率低下，比較耗數(shù)據(jù)庫性能，一般不建議使用）。

語法：

{ SET [ LOCAL ] TRANSACTION|SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION }{ ISOLATION LEVEL { READ COMMITTED | READ UNCOMMITTED | SERIALIZABLE | REPEATABLE READ }| { READ WRITE | READ ONLY } } [, ...]

Read Uncommitted 隔離級別：最低的隔離級別，它允許提交了但尚未被寫入磁盤的事務(wù)修改的數(shù)據(jù)被其他事務(wù)所讀取。

SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;2. Read Committed 隔離級別：這個級別保證一個事務(wù)所見到的數(shù)據(jù)，要么是提交事務(wù)所修改的(已經(jīng)將數(shù)據(jù)更新至磁盤)，要么就是其他提交事務(wù)所修改的。

SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;3. Repeatable Read 隔離級別：保證在一個事務(wù)內(nèi)重復(fù)執(zhí)行的查詢返回的結(jié)果集是一樣的。特別地，在這個級別的情況下，在事務(wù)中第一次讀表時就會自動獲取到所有被查詢記錄的共享鎖，直到關(guān)閉連接為止。

SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

Serializable 隔離級別：這個級別最高，實現(xiàn)方法是對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖定，以保證在寫操作（INSERT、DELETE 和 UPDATE 等）期間數(shù)據(jù)不會被訪問。

SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;事務(wù)監(jiān)控是指對事務(wù)進(jìn)行實時的監(jiān)控，包括事務(wù)的狀態(tài)、執(zhí)行時間、執(zhí)行語句、執(zhí)行結(jié)果等。

GaussDB 事務(wù)監(jiān)控

事務(wù)監(jiān)控可以對數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行記錄和追蹤，包括事務(wù)開始和結(jié)束的時間、事務(wù)中執(zhí)行的語句、事務(wù)提交或回滾的狀態(tài)等。可以通過這些信息來監(jiān)控事務(wù)的執(zhí)行情況，優(yōu)化性能和調(diào)整配置。

華為云數(shù)據(jù)庫 GaussDB 支持 ACID 事務(wù)，事務(wù)隔離級別支持讀已提交、可重復(fù)讀、序列化三種，并具有分布式事務(wù)支持功能。在實際應(yīng)用中，GaussDB 的事務(wù)機(jī)制可適用于金融賬務(wù)、電商訂單、物流管理等多種場景。

例如，在電商訂單場景中，可以在一個事務(wù)中包含插入訂單、更新庫存、生成支付信息等相關(guān)操作，確保這些操作全部成功或全部失敗，而不會出現(xiàn)其中某個操作提交，其他操作失敗的情況。

而在日常開發(fā)中，要注意對事務(wù)的合理使用，避免在一個事務(wù)中執(zhí)行過多的操作，盡可能縮小事務(wù)的范圍，減少事務(wù)的執(zhí)行時間，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性能。

事務(wù)監(jiān)控可以對數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行記錄和追蹤，包括事務(wù)開始和結(jié)束的時間、事務(wù)中執(zhí)行的語句、事務(wù)提交或回滾的狀態(tài)等?？梢酝ㄟ^這些信息來監(jiān)控事務(wù)的執(zhí)行情況，優(yōu)化性能和調(diào)整配置。以下是事務(wù)監(jiān)控的示例：

查看活動事務(wù)信息（PG_PREPARED_XACTS 視圖顯示當(dāng)前準(zhǔn)備好進(jìn)行兩階段提交的事務(wù)的信息）

select * from pg_prepared_xacts;

查看事務(wù)狀態(tài)（PG_STAT_ACTIVITY 視圖顯示和當(dāng)前用戶查詢相關(guān)的信息。）

select pid, datname, usename, query, query_start, state from pg_stat_activity where state != 'idle' and state != 'idle in transaction';

總結(jié)

事務(wù)是保證數(shù)據(jù)一致性和完整性的核心機(jī)制之一，對于一個數(shù)據(jù)庫來說，事務(wù)的支持和管理是必須的。GaussDB 通過支持手動和自動管理事務(wù)、事務(wù)隔離級別以及事務(wù)監(jiān)控等功能，滿足了企業(yè)對數(shù)據(jù)一致性和完整性的需求。在日常開發(fā)中，需要特別注意事務(wù)的控制和隔離，以保證事務(wù)的正確執(zhí)行，從而提高數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。

本文介紹到此結(jié)束，更多操作可在實際應(yīng)用中參考官方文檔。

審核編輯：湯梓紅