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OceanBase 源码学习: 3.1 事务管理

Pdigoal约 5 分钟

OceanBase 源码学习: 3.1 事务管理

本文介绍 OceanBase 的分布式事务管理系统，该系统使用两阶段提交协议在分布式架构中提供 ACID 保证。该系统管理事务生命周期，维护多个 LogStream (LS) 之间的一致性，并与存储引擎集成以确保数据完整性。

核心架构

OceanBase 的事务管理基于分布式架构，事务可以跨越多个 LogStream。系统采用协调者-参与者(coordinator-coordinator)模型，分布式事务采用两阶段提交(2PC)，本地事务优化为单阶段提交。

事务服务架构



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_service.h#L9-L500
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.h#L154-L187
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_ctx_mgr_v4.h#L158-L204
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h#L413-L461

事务的生命周期和状态管理

OceanBase 中的事务遵循一个定义明确的状态机，覆盖本地事务和分布式事务场景。系统在调度器(coordinator)级别（ObTxDesc）和参与者(coordinator)级别（ObPartTransCtx）跟踪事务状态。

事务状态图



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h#L574-L589
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_service_v4.cpp#L168-L214
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_tx_api.cpp#L284-L365

关键事务状态

参考代码： src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h

关键事务状态表

状态 | 描述
IDLE | 事务描述符已分配但尚未启动
ACTIVE | 活跃事务正在积极处理操作
IN_TERMINATE | 正在进行两阶段提交或回滚
COMMITTED | 事务已成功提交
ABORTED | 由于冲突或错误，事务中止

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h#L574-L589

两阶段提交协议

OceanBase 实现了分布式两阶段提交协议，以保证跨多个 LogStream 的 ACID 特性。系统会自动选择本地事务的单阶段优化和分布式事务的完全 2PC 提交。

2PC 协调员和参与者(coordinator-coordinator)



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.cpp#L754-L865
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_two_phase_committer.h#L50-L150

事务提交决策过程

提交过程在 ObPartTransCtx::commit() 中遵循以下步骤：

  • 选择参与者：通过 decide_tx_commit_info_() 确定协调员和参与者
  • 选择协议：选择单阶段（one_phase_commit_()）或两阶段（two_phase_commit()）
  • 分配协调员：作为性能考量, 优先选择本地参与者作为协调员
  • 状态管理：2PC 提交过程中将事务状态转换为 IN_TERMINATE

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.cpp#L754-L865
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_service_v4.cpp#L624-L651

事务上下文管理

系统在全局级别（ObTxDesc）和 per-LogStream 级别（ObPartTransCtx）维护事务上下文。上下文管理器负责处理事务上下文的创建、查找和清理。

上下文管理器的层次结构



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_ctx_mgr_v4.h#L158-L204
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.h#L154-L320

上下文创建和生命周期

当事务首次访问 LogStream 中的数据时，会按需创建事务上下文。ObLSTxCtxMgr::create_tx_ctx_() 方法创建上下文时, 用到以下参数：

  • 事务 ID：集群中的唯一标识符
  • LogStream ID：参与者的目标 LogStream
  • 协调员信息：地址和会话信息详情
  • 超时设置：事务和语句超时值
  • 隔离级别：ACID 隔离要求

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_ctx_mgr_v4.cpp#L278-L350

与存储层集成

事务管理与 OceanBase 的存储层紧密集成, 通过几个关键组件来确保数据一致性和持久性。

存储集成架构



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.h#L215-L275
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_ctx_tx_data.h#L50-L120

事务状态持久化

系统通过多种机制来持久化事务状态：

  • 事务日志：通过 ObTxLog 类型保持 redo、prepare、commit和abort 事务日志状态信息
  • 事务数据：为了读取一致性而存储的commit信息存储于 ObTxTable
  • Memtable 集成：活跃事务状态维护在 ObMemtableCtx

这些组件之间通过 ObPartTransCtx 协调确保数据持久性和可恢复性。

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_tx_log.h#L39-L100
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_ctx_tx_data.h#L50-L120

高级事务功能

事务隔离级别

OceanBase 支持所有四种标准 SQL 隔离级别，并分别有具体的实现策略：

隔离级别
枚举值
实现策略
读取未提交
ObTxIsolationLevel::RU
最小锁定，允许脏读
读已提交
ObTxIsolationLevel::RC
语句级一致性，默认模式
可重复读
ObTxIsolationLevel::RR
事务级一致性
可串行化
ObTxIsolationLevel::SERIAL
严格可串行化执行

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h#L174-L181

Savepoints 和 回滚

系统通过 ObTxSavePoint 捕获特定点的事务状态的对象支持 SQL Savepoints：



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源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_define_v4.h#L417-L461

XA 事务支持

OceanBase 支持 XA（eXtended Architecture）事务，用于跨不同资源管理器进行分布式事务处理。XA 事务使用 ObXATransID 作为标识符并与 2PC 协议进行集成。

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_xa_define.h#L50-L150
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_trans_part_ctx.h#L232-L243

Transaction Free(事务解绑/事务无关) Route Optimization

Transaction Free 路由功能允许事务在不同的 observer node 上执行, 从而优化分布式 SQL 执行，很多情况下不需要进行事务状态迁移。

源文件:

  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_tx_free_route.cpp#L50-L200
  • https://github.com/oceanbase/oceanbase/blob/8e2580cf/src/storage/tx/ob_tx_free_route_state.cpp#L1-L50

更多详细内容请关注我的github: https://github.com/digoal/blog

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