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事务是关系型数据库实现的核心内容，它具有原子性、一致性、隔离性和持久性等特点，是数据库实现并发控制和故障恢复的基础。本书首先分析了PostgreSQL数据库事务的实现机制，包括事务的基本概念、两阶段锁的原理及实现方法、多版本并发控制的原理及实现方法、故障恢复的实现方法等，然后通过介绍物理复制、逻辑复制、Zheap引擎的原理及实现、SSI的实现、两阶段提交的原理及实现，使读者获得了对事务更深入的理解，从而使读者既能了解事务的原理，也能清楚事务的实现细节。本书适合数据库内核开发及相关领域的研究人员、数据库DBA、高等院校相关专业的本科生或者研究生阅读。

第 1 章 事务概述 1
1.1 事务的作用 1
1.2 事务的性质 2
1.3 事务的隔离级别 4
1.4 PostgreSQL 中的事务 7
1.5 事务处理流程 20
1.5.1 事务 ID 20 
1.5.2 pg_subtrans 日志 25 
1.5.3 启动事务 26 
1.5.4 事务结束 28 
1.6 异步提交 33
1.7 本章小结 35
第 2 章 锁 36 
2.1 并发的异常现象 36
2.2 调度 39
2.3 并发控制 41
2.4 两阶段锁 42
2.5 PostgreSQL 中的锁43
2.5.1 自旋锁 45 
2.5.2 轻量锁 50 
2.5.3 常规锁 56 
2.6 常规锁的内存结构 58
2.7 常规锁的加锁 61
2.8 行锁 73
2.9 死锁检测 84
2.10 本章小结 92
第 3 章 MVCC 93 
3.1 元组上的版本信息 94
3.2 快照 100
3.3 获得快照 103
3.4 可见性判断 109
3.5 本章小结 113
第 4 章 故障恢复 114 
4.1 故障的分类 114
4.2 事务日志 115
4.3 日志文件 116
4.4 查看日志内容 117
4.5 日志格式 120
4.6 XLog 初始化 124
4.7 日志的注册 127
4.8 日志的组成 131
4.9 日志的写入 137
4.10 控制文件 140
4.11 Full Page Write 140
4.12 检查点 142
4.12.1 检查点的触发 144 
4.12.2 BgWriter 刷入脏页 148 
4.12.3 回写机制 152 
4.12.4 Sync 请求 154 
4.12.5 检查点的创建 155 
4.12.6 检查点中脏页的刷入 157 
4.12.7 检查点中的 XLog 清理 159 
4.13 日志归档 162
4.14 基础备份 168
4.15 PITR 172
4.16 故障恢复 177
4.17 本章小结 186
第 5 章 物理复制 187 
5.1 环境搭建 187
5.2 物理复制 189
5.3 同步复制 195
5.4 Hot Standby 203
5.5 物理复制槽 212
5.6 本章小结 215
第 6 章 逻辑解码与逻辑复制 216 
6.1 复制槽 217
6.2 逻辑解码 221
6.2.1 Snapshot Builder 222 
6.2.2 Reorder Buffer 237 
6.2.3 Logical Decoding 242 
6.2.4 Replication Origin 247 
6.3 逻辑复制 250
6.3.1 发布与订阅 251 
6.3.2 复制的起点 254 
6.4 本章小结 257
第 7 章 SSI 258 
7.1 SSI 介绍 258
7.1.1 依赖关系 259 
7.1.2 S2PL 和 SSI 259 
7.1.3 MVCC 和 SSI 261 
7.1.4 SSI 方法 262 
7.2 “危险结构” 266
7.3 SSI 的优化方法 269
7.4 SSI 的实现方法 271
7.5 本章小结 299
第 8 章 Zheap 引擎 300 
8.1 事务槽 301
8.2 TPD 306
8.3 元组的变化 310
8.4 Undo 日志 310
8.4.1 Undo 的文件结构 311 
8.4.2 Undo 的内存结构 314 
8.4.3 Undo 的页面结构 316 
8.5 事务槽的使用 317
8.6 可见性判断 323
8.7 Undo 操作 327
8.8 Undo 日志清理 329
8.9 本章小结 334
第 9 章 两阶段提交 335 
9.1 两阶段提交简介 336
9.2 PostgreSQL 中的 2PC 337
9.3 本章小结 342
附录 A 存储引擎概述 343 
A.1 存储文件形式 343
A.2 缓冲区 345
A.3 SLRU 347
附录 B 事务的文件结构 352 
B.1 access 目录 352 
B.2 storage 目录353
B.3 replication 目录 353
B.4 utils 目录 354

为什么写这本书
近年来，我一直从事与 PostgreSQL 相关的数据库内核开发工作，主攻方向是 SQL 引擎中
的查询优化，对事务的了解仅停留在理论层面，虽然对事务的性质、隔离级别也能讲一番大道
理，但终究华而不实，于探究事务的本质无益。所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，
在完成了《PostgreSQL 技术内幕：查询优化深度探索》一书之后，我就开始了事务的探索之旅。
探索的过程并非一帆风顺。事务的理论已经颇为复杂，在形成源码之后更是有数十万行之
多，对这些源码做逐行分析的工作量非常大，一旦遇到不解的问题，还需查阅资料、翻阅讨论
组中的邮件。入之愈深，其进愈难，则其见愈奇。以前根据事务理论想当然的一些理解会被具
体实现中的精巧设计打破，而对这些设计细节的深刻理解能帮助我们快速地解决工作中遇到的
问题，因此，我又产生了写第二本书的想法，希望对自己在探索过程中遇到的知识点做一个总
结与分享。
为什么阅读这本书
事务是关系数据库中最重要的内容之一，无论是对数据库内核进行开发，还是在数据库的
基础上进行应用程序的开发，都需要对事务有深入的了解。本书细致地解读了 PostgreSQL 数
据库中与事务相关的大部分源码，对其中比较重要的理论给出了说明，相信已经足以让读者了
解 PostgreSQL 中事务的全貌。
本书的组织结构
本书在章节的排布上可以分为以下两个部分。
基础篇（第 1～4 章）：主要介绍了事务的基本概念、并发控制的实现方法和故障恢复的
实现方法。
进阶篇（第 5～9 章）：在事务理论的基础上，对物理复制、逻辑复制、SSI 实现、新型
Zheap 引擎、2PC 等做了深入的解读。
由于事务引擎和存储引擎关系密切，本书在附录中对存储引擎的一些知识点也做了相关介
绍，方便读者加深理解。
纠错
在写作的过程中，我尝试尽量多地查阅相关资料，但限于作者的能力，书中难免出现一些
错误，欢迎广大读者对本书提出批评和意见，这也有益于作者本身能力的提升。
致谢
孟庆钟博士和周兆琦博士通过视频会议的方式逐字逐句地审阅了书稿，多次批改书稿到深
夜，提出了很多有益的意见，感谢二位辛苦的付出。
本书是和董英编辑合作的第二本书，我得到了董英编辑的大力支持，在此表示感谢。
李秀梅编辑是本书的责任编辑，在书稿写作过程中，秀梅编辑不厌其烦地解答了我很多问
题，对我的拖稿行为也给予了极大的理解，感谢秀梅编辑。
感谢我的父母、妻子，书稿的创作过程枯燥而冗长，占用了很多生活的时间，他们承担了
所有的家务，为我提供了最好的写作环境。
我的两个儿子也非常关心我的写作进度，经常询问我什么时候完成创作，并在我创作的过
程中纠正了一些错别字，在此一并表示感谢。

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PostgreSQL技术内幕：事务处理深度探索