【IT168 专稿】事务系统的重要功能之一是提供有效的并发控制策略，协调同一时段内多个事务的并发操作，允许多个用户同时访问和修改数据，并保证数据的一致性和完整性。本文主要介绍DM7多版本事务系统的特点及实现原理。
DM7事务系统特点
1、简化的隔离级
为了适应多版本并发的体系结构，DM7支持读提交隔离级和串行化隔离级，读未提交升级为读提交隔离级，可重复读升级为更严格的串行化隔离级。DM7的默认隔离级别是读提交隔离级。
2、优化的封锁机制
为了减少锁的数量，降低事务系统的开销，DM7采用了多个连续行共用一把锁的机制，实现并发度与系统资源之间的平衡。并且在多版本机制中，读操作不需要上锁，进一步减少了锁的数量，减少了系统资源的占用。
取消了范围锁和锁升级机制，避免插入过程中，将行锁升级为表锁后，导致并发度大大降低的情况。
实现了字典锁与表锁的统一，简化了封锁系统逻辑，提高了封锁效率。
3、改进的死锁检测机制
DM7通过死锁检测来避免发生死锁，为了适应封锁机制的改变，死锁检测机制做了重大调整，检测效率得到大幅提高。
4、原生的多版本支持
多版本并发控制的优点在于，读操作不上锁，写操作上写锁，读、写操作不会相互阻塞，可大大提升数据库的并发度，有效减少发生死锁的概率。
DM6在原有回滚记录基础上，增加了一套辅助机制，用以维护历史记录信息。以这种方式实现的多版本支持，性能和并发效率无法达到预期目标，并且在表现形式上，与主流数据库管理系统存在较大差异。
DM7重写了事务系统，重构物理记录和回滚记录格式，实现了原生的多版本支持。不但在表现形式上与主流数据库管理系统保持一致，性能和并发效率也得到了极大提升。
DM7多版本实现机制
DM7实现的多版本控制，读操作不上锁，数据修改上写锁，读写相互不阻塞。系统支持读提交和串行化两种隔离级，读不提交升级为读提交，可重复读升级为更加严格的串行化隔离级。
DM7基于物理记录和回滚记录，以及回滚段实现多版本访问控制;数据页中只保留物理记录的最新版本，通过回滚段中保存的回滚记录，还原特定版本的物理记录。
1、物理记录格式改进
为了适应多版本机制，高效的获取历史记录，DM7修改了物理记录格式，在物理记录上增加了两个字段：RTID和RPTR。RTID保存最后修改记录的事务号，RPTR保存回滚段中上一个版本回滚记录的物理地址。插入、删除和更新物理记录时，RPTR指向操作生成的回滚记录的物理地址。
2、回滚记录格式改进
回滚记录与物理记录一样，增加了两个字段：RTID和RPTR。RTID保存回滚记录对应的事务号，RPTR保存回滚段中上一个版本回滚记录的物理地址。
插入物理记录时，由于没有更老的版本数据，回滚记录的RPTR值为NULL;更新和删除物理记录时，RPTR指向原始物理记录的RPTR，新物理记录的RPTR指向当前回滚记录的物理地址。
3、回滚段自动清理
由于需要根据回滚记录回溯、还原物理记录的历史版本信息，因此不能在事务提交时立即清除当前事务产生的回滚记录。但是，如果不及时清理回滚段，可能造成回滚段空间的不断膨胀，占用大量磁盘空间。
DM7提供了自动清理、回收回滚段空间的机制;系统定时(缺省是每间隔1秒)扫描回滚段，根据回滚记录的RTID，判断是否需要保留回滚记录，清除那些对所有活动事务可见的回滚记录空间。
4、事务可见性原则
多版本控制的关键是可见性判断，找到对当前事务可见的特定版本数据。DM7通过活动事务表，确定事务的可见性。根据事务隔离级的不同，在事务启动时(串行化)，或者语句执行时(读提交)，收集这一时刻所有活动事务，并记录系统中的即将产生的事务号NEXT_TID。DM7多版本可见性原则：
1.物理记录的TRXID等于当前事务号，说明是本事务修改的物理记录，物理记录可见。
2.物理记录的TRXID不在活动事务表中，并且TRXID小于NEXT_TID，物理记录可见。
3.物理记录的TRXID包含在活动事务表中，或者TRXID大于等于NEXT_TID物理记录不可见。
5、历史数据获取
当物理记录对当前事务不可见时，根据物理记录和回滚记录的RPTR指针，向前回溯一个历史版本记录，通过此历史版本记录的RTID字段，依据事务可见性原则判断此版本的记录对当前事务是否可见。如可见即获取到了满足当前事务的历史版本数据;如不可见则根据RPTR指针继续向前回溯。如果一直不能找到对当前事务的可见版本(例如此记录是一个活动事务插入的新记录)，则此记录将不会添加到查询结果集中。
总结
DM7多版本事务系统，实现了原生的多版本并发控制，大幅提升了系统的并发效率，可自动回收回滚段空间，优化了封锁机制，并且与主流系统的表现形式保持一致，较高提升产品的成熟度。
