面试题：PostgreSQL快照机制的基本原理

Question

请简要阐述PostgreSQL快照机制是如何实现事务隔离的，以及快照在其中起到的作用。

Answer 1

PostgreSQL快照机制实现事务隔离及快照作用

1. 事务隔离实现方式
   • 多版本并发控制（MVCC）基础：PostgreSQL采用MVCC来实现事务隔离。每个数据行有多个版本，新的事务修改数据时会创建新的数据版本，而不是直接修改旧版本。
   • 基于时间戳：每个事务在启动时被分配一个唯一的时间戳（事务ID，XID）。在事务执行过程中，PostgreSQL通过比较事务的XID和数据行版本的XID来决定哪些数据版本对该事务可见。
2. 快照的作用
   • 定义事务可见性：快照是事务启动时系统状态的一个“视图”。它记录了当前活跃事务的列表（即事务ID集合）。当一个事务读取数据时，PostgreSQL根据快照中的事务ID来判断数据行版本是否可见。如果数据行版本的创建事务ID在快照的活跃事务列表之前，且该数据行版本没有被一个在快照活跃事务列表中的事务删除，那么该数据行版本对当前事务可见。
   • 实现隔离级别：
     • 读已提交（Read Committed）：在该隔离级别下，每次执行SQL语句时会获取一个新的快照。所以，每次读取时只能看到已经提交的事务所做的修改。
     • 可重复读（Repeatable Read）：事务在启动时获取一个快照，在整个事务执行期间都使用这个快照。这确保了事务多次读取相同数据时，看到的结果是一致的，不受其他并发事务提交的影响。
     • 可串行化（Serializable）：快照同样在事务启动时获取，同时PostgreSQL还会进行额外的检测，确保事务的执行顺序与快照中事务的顺序一致，以避免并发事务之间的冲突，保证事务执行的结果与串行执行事务的结果相同。