对于PostgreSQL的 "create index concurrently". 我个人认为其中存在一个bug。

我的验证过程如下:

我有两个表,tab01和 tab02,这两个表之间没有任何关联。

我认为 对 tab02执行 "create index concurrently" 不会对 访问tab01的事务有任何影响,然而事实并非尽然。

我第一程序的表现: 通过ecpg执行事务,再通过 "create index concurrently" 给tab02建立索引,成功。

我第二程序的表现:通过ecpg执行事务,再通过 "create index concurrently" 给tab02建立索引,被阻塞。

我第三个测试:      通过psql发起事务,  另一个psql客户端执行 "create index concurrently" 成功。

我第四个测试:    通过psql发起事务 另一个psql客户端执行 "create index concurrently",被阻塞。

无论 PostgreSQL9.1.2,还是PostgreSQL9.2.4,结果是一样的。

数据准备:

[postgres@server bin]$ ./psql -U tester -d tester
psql (9.1.2)
Type "help" for help.
tester=> \d tab01;
Table "public.tab01"
Column | Type | Modifiers
--------+----------------------+-----------
id | integer |
cd | character varying(4) | tester=> \d tab02;
Table "public.tab02"
Column | Type | Modifiers
--------+---------+-----------
id | integer |
value | integer | tester=> select * from tab01;
id | cd
----+----
1 | 14
2 | 15
3 | 14
(3 rows) tester=> select * from tab02;
id | value
----+-------
1 | 100
2 | 200
3 | 300
(3 rows)
tester=>

我的测试方法:

对第一个程序和第二个程序:

当我的eccp程序正在睡眠的时候,我另外开一个终端,执行:

"create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id)"

结果是:

第一个程序执行中,我可成功建立索引。 
第二个程序执行中,我无法建立索引,会被阻塞
而我的tab01和tab02之间,没有任何关联。而且我也不认为我的ecpg程序会有潜在的可能去使用tab02的索引。

事实上,如果我去看ecpg预编译后得到的c程序,我可以看到:

 { ECPGdo(__LINE__, , , "db_conn", , ECPGst_normal, "select count ( * ) from tab01 where cd = $1 ",

        ECPGt_char,(vcd),(long) + ,(long),( + )*sizeof(char),

        ECPGt_NO_INDICATOR, NULL , 0L, 0L, 0L, ECPGt_EOIT,

        ECPGt_int,&(vCount),(long),(long),sizeof(int),

        ECPGt_NO_INDICATOR, NULL , 0L, 0L, 0L, ECPGt_EORT);}

当我给$1加入引号后,我就可以成功地建立索引了。

 { ECPGdo(__LINE__, , , "db_conn", , ECPGst_normal, "select count ( * ) from tab01 where cd = '$1' ",

        ECPGt_char,(vcd),(long) + ,(long),( + )*sizeof(char),

        ECPGt_NO_INDICATOR, NULL , 0L, 0L, 0L, ECPGt_EOIT,

        ECPGt_int,&(vCount),(long),(long),sizeof(int),

        ECPGt_NO_INDICATOR, NULL , 0L, 0L, 0L, ECPGt_EORT);}

下面是我测试程序的源代码:

第一个:

[root@server soft]# cat ./test01/test01.pc
int main()
{ EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION;
int vCount;
char vcd[+];
EXEC SQL END DECLARE SECTION;
EXEC SQL CONNECT TO 'tester@127.0.0.1:5432' AS db_conn
USER tester IDENTIFIED BY tester; EXEC SQL AT db_conn SELECT COUNT(*)
INTO :vCount FROM tab01; fprintf(stderr,"count is:%d\n",vCount); fprintf(stderr,"Before disconnect,sleep for 500 seconds\n");
sleep(); EXEC SQL DISCONNECT db_conn;
fprintf(stderr,"After disconnect,sleep for 600 seconds\n"); sleep();
return ;
} [root@server soft]#

第二个:

[root@server soft]# cat ./test02/test02.pc

int main()

{
EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION;
int vCount;
char vcd[+];
EXEC SQL END DECLARE SECTION; EXEC SQL CONNECT TO 'tester@127.0.0.1:5432' AS db_conn
USER tester IDENTIFIED BY tester; char *pCd="";
memset(vcd,'\0',);
strncpy(vcd, pCd,); EXEC SQL AT db_conn SELECT COUNT(*)
INTO :vCount FROM tab01 WHERE cd = :vcd; fprintf(stderr,"count is:%d\n",vCount);
fprintf(stderr,"Before disconnect,sleep for 500 seconds\n");
sleep(); EXEC SQL DISCONNECT db_conn; fprintf(stderr,"After disconnect,sleep for 600 seconds\n");
sleep(); return ;
} [root@server soft]#

而且,通过 psql,还可以发现一个与 create index concurrently 相关的现象:

我的第三个测试:

客户端1:

[postgres@server pgsql]$ ./bin/psql -d tester -U tester
psql (9.1.)
Type "help" for help. tester=> begin;
BEGIN
tester=> select * from tab01 where cd = '';
id | cd
----+----
|
|
( rows)
tester=>

客户端2:

[postgres@server pgsql]$ ./bin/psql -d tester -U tester
psql (9.1.)
Type "help" for help. tester=> create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);

可以很快就成功创建索引。

我的第四个测试:

客户端1:

[postgres@server pgsql]$ ./bin/psql -d tester -U tester
psql (9.1.2)
Type "help" for help.
tester=> begin;
BEGIN
tester=> select * from tab01 where cd = '';
id | cd
----+----
1 | 14
3 | 14
(2 rows) tester=> select pg_sleep(500);
pg_sleep
----------
(1 row)
tester=>

客户端2:

[postgres@server pgsql]$ ./bin/psql -d tester -U tester
psql (9.1.2)
Type "help" for help. tester=> create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);

客户端2的创建索引会被阻塞

根据我对PostgreSQL的源代码的跟踪,可以看到有如下的调用关系:

PortalRunMulti--> PortalRunUtility-->Standard_ProcessUtility-->DefineIndex

而我对DefineIndex作简化后,可以看到:

{     

old_snapshots = GetCurrentVirtualXIDs(snapshot->xmin, true, false,
PROC_IS_AUTOVACUUM | PROC_IN_VACUUM, &n_old_snapshots); for (i = ; i < n_old_snapshots; i++)
{
… if (VirtualTransactionIdIsValid(old_snapshots[i]))
VirtualXactLockTableWait(old_snapshots[i]);
}

}

对于我的第一个测试程序,GetCurrentVirtualXIDs 函数执行后,n_old_snapshots 的值为0 ,
for (i = 0; i < n_old_snapshots; i++) 循环不会被执行,索引的生成不会被阻塞。

对我的第二个测试程序,GetCurrentVirtualXIDs 函数执行后,n_old_snapshots 的值为1, 
for (i = 0; i < n_old_snapshots; i++) 循环会被执行。
VirtualXactLockTableWait(old_snapshots[i]) 的执行,导致等待一个锁,所以索引生成被阻塞。

再往下分析:

VirtualTransactionId *
GetCurrentVirtualXIDs(TransactionId limitXmin, bool excludeXmin0,
bool allDbs, int excludeVacuum,
int *nvxids)
{
VirtualTransactionId *vxids;
ProcArrayStruct *arrayP = procArray;
int count = ;
int index; /* allocate what's certainly enough result space */
vxids = (VirtualTransactionId *)
palloc(sizeof(VirtualTransactionId) * arrayP->maxProcs); LWLockAcquire(ProcArrayLock, LW_SHARED);
for (index = ; index < arrayP->numProcs; index++)
{
volatile PGPROC *proc = arrayP->procs[index]; if (proc == MyProc)
continue; if (excludeVacuum & proc->vacuumFlags)
continue; if (allDbs || proc->databaseId == MyDatabaseId)
{
/* Fetch xmin just once - might change on us */
TransactionId pxmin = proc->xmin;
if (excludeXmin0 && !TransactionIdIsValid(pxmin))
continue;
/*
* InvalidTransactionId precedes all other XIDs, so a proc that
* hasn't set xmin yet will not be rejected by this test.
*/
if (!TransactionIdIsValid(limitXmin) ||
TransactionIdPrecedesOrEquals(pxmin, limitXmin))
{
VirtualTransactionId vxid; GET_VXID_FROM_PGPROC(vxid, *proc);
if (VirtualTransactionIdIsValid(vxid))
vxids[count++] = vxid;
}
}
} LWLockRelease(ProcArrayLock); *nvxids = count;
return vxids;
}

对于我的第一个程序,测试结果显示:pxmin 为零,TransactionIdIsValid(pxmin) 为假。所以如下代码导致跳过循环一次。

if (excludeXmin0 && !TransactionIdIsValid(pxmin))
continue;

没有机会执行 vxids[count++]=vxid 这一行。

那么pxmin是如何来的?

看这句: TransactionId pxmin = proc->xmin;

而xmin的含义是:当我们执行程序中对数据进行增删改的时候,会将当前transaction id 赋予给 xmin。

写记录的时候,把这个xmin写入该行记录头。

如此,每个进程看来,它只关心 xmin 小于自己的transaction id的。PostgreSQL用这种方式来保证MVCC。

但此处,proc->xmin为零是很不合理的。

此时,

if (allDbs || proc->databaseId == MyDatabaseId) 里的:
if (excludeXmin0 && !TransactionIdIsValid(pxmin))就会成立,所以会直接continue调回循环开始处,也就没有机会去
vxids[count++] = vxid;

在我的第二个程序里,proc->xmin根本就不为零。故此说,这是一个bug。

另外的佐证:对我的三个测试,运行下列SQL文:

pgsql=# select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query
from pg_locks l
inner join pg_stat_activity sa
on l.pid = sa.procpid
where l.mode like '%xclusive%';

一开始在pg_sleep(100)执行期间,可以看到:

pgsql=# select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query
from pg_locks l
inner join pg_stat_activity sa
on l.pid = sa.procpid
where l.mode like '%xclusive%';
pid | mode | procpid | current_query
------+---------------+---------+----------------------------------------------------
5356 | ExclusiveLock | 5356 | select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query+
| | | from pg_locks l +
| | | inner join pg_stat_activity sa +
| | | on l.pid = sa.procpid +
| | | where l.mode like '%xclusive%';
5517 | ExclusiveLock | 5517 | select pg_sleep(100);
(2 rows)

我开另外的终端,执行 "create index concurrently"的时候,再看:

pgsql=# select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query
from pg_locks l
inner join pg_stat_activity sa
on l.pid = sa.procpid
where l.mode like '%xclusive%';
pid | mode | procpid | current_query
------+--------------------------+---------+----------------------------------------------------------
5356 | ExclusiveLock | 5356 | select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query +
| | | from pg_locks l +
| | | inner join pg_stat_activity sa +
| | | on l.pid = sa.procpid +
| | | where l.mode like '%xclusive%';
5517 | ExclusiveLock | 5517 | select pg_sleep(100);
5527 | ExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
5527 | RowExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
5527 | ShareUpdateExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
(5 rows)

等到 pg_sleep执行完毕的时候:

pgsql=# select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query
from pg_locks l
inner join pg_stat_activity sa
on l.pid = sa.procpid
where l.mode like '%xclusive%';
pid | mode | procpid | current_query
------+--------------------------+---------+----------------------------------------------------------
5356 | ExclusiveLock | 5356 | select l.pid, l.mode, sa.procpid, sa.current_query +
| | | from pg_locks l +
| | | inner join pg_stat_activity sa +
| | | on l.pid = sa.procpid +
| | | where l.mode like '%xclusive%';
5517 | ExclusiveLock | 5517 | <IDLE> in transaction
5527 | ExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
5527 | RowExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
5527 | ShareUpdateExclusiveLock | 5527 | create index concurrently idx_tab02_id_new on tab02(id);
(5 rows)

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