• 源码文件：src/backend/access/transam/subtrans.c
• 源码版本：PG 13.3

1. 子事务的使用

PG 提供了一组 savepoint 相关的命令用于子事务操作，子事务相关例子如下：

定义一个保存点：

savepoint savepoint_name;

销毁一个保存点：

release [savepoint] savepoint_name;

回滚到一个保存点：

rollback to [savepoint] savepoint_name;

2. 子事务对事务号 xid 的消耗

PG 对于只包含 select 语句的事务并不会分配 xid，但是在子事务场景下，则可能为一个只包含 select 语句的子事务分配 xid。举个例子，如下：

begin;
select * from t;
savepoint s1;
select * from t;
savepoint s2;
select * from t;
savepoint s3;
insert into t values(1);
commit;

当执行到 insert 语句时，将会给 s1,s2,s3 三个子事务分配 xid。在 PG 数据库中，事务号 xid 是一种宝贵的资源，但如果使用了子事务，将可能导致事务号 xid 消耗加快。

3. 子事务相关的共享内存

子事务信息会占用共享内存，因此在 PG 主进程启动时会对子事务相关的共享内存进行初始化，如下：

• SUBTRANSShmemSize() 函数计算子事务共享内存大小，主要包含 默认的 32 个 page 页面以及相关的控制结构，该函数在 postmaster 主进程启动时调用。
• SUBTRANSShmemInit() 函数进行子事务共享内存初始化，将子事务共享内存通过 LRU Buffer 进行管理，LRU Buffer 可以落盘持久化到目录 pg_subtrans 里面。该函数在 postmaster 主进程启动时调用。

4. 子事务数据持久化

子事务 LRU Buffer 会持久化到 pg_subtrans 目录，以文件形式存储，文件名通常为 0000，0001等，单个文件 256KB，以 PAGE 为基本单位，默认一个 PAGE 8KB，这里类似于 CLOG 的持久化存储。

pg_subtrans 目录中的文件实际上存储的是 xid 与其父事务 xid 之间的映射关系，xid 作为索引，父事务 xid 为值，举个例子：

假设 xid=3，那么 0000 文件的偏移 12 个字节的位置存储其父事务 xid，占用 4 字节。

一个 8KB 的 PAGE 页面可以存储 8192/4=2048 个父事务 xid，源码中的宏定义如下：

#define SUBTRANS_XACTS_PER_PAGE (BLCKSZ / sizeof(TransactionId))

一个事务 xid 对应的 PAGE 号，源码中使用宏定义如下：

#define TransactionIdToPage(xid) ((xid) / (TransactionId) SUBTRANS_XACTS_PER_PAGE)

pg_subtrans 里面的文件在事务提交后有些是可以删掉的，见函数 TruncateSUBTRANS()，该函数在执行 checkpoint 时调用，检查如果有不再使用的子事务持久化文件，即进行删除。

5. 子事务缓存

backend 进程对应的数据结构 PGPROC 会对子事务进行缓存，默认缓存大小为 64，子事务数量小于 64 时，会将子事务 xid 放入 MyProc->subxids.xids 数组中，该数组位于共享内存。子事务缓存能够提升子事务处理效率，当子事务数量大于 64 时，子事务性能下降明显。

子事务缓存大小的宏定义如下：

#define PGPROC_MAX_CACHED_SUBXIDS 64

在 GetNewTransactionId()函数中分配事务号时，如果是子事务并且子事务数量小于 64，则将子事务 xid 放入 MyProc->subxids.xids 数组。如果子事务数量超过 64，则标记 MyPgXact->overflowed = true。

在获取快照时，会遍历所有 backend 进程的 PGXACT 结构，PGXACT->overflowed 会影响 snapshot->suboverflowed，在 MVCC 可见性判断时，如果 snapshot->suboverflowed=true，则会去子事务共享内存 LRU Buffer 获取子事务信息，由于 LRU buffer 在子事务数量巨大的情况下会有 IO 消耗（页换入换出），因此会出现性能问题。

6. 子事务模块相关的函数

• SubTransSetParent()，设置事务 xid 的父事务，根据 xid 找到其对应的 PAGE 号和偏移量 ptr，将 ptr 对应的内存值设置为父事务号 parent，同时将该 PAGE 设置为 dirty。
• SubTransGetParent()，获取事务 xid 的父事务号。根据 xid 找到其对应的 PAGE 号和偏移量 ptr，将 ptr 对应的内存存储的值返回。
• SubTransGetTopmostTransaction()，获取子事务的顶层事务号。包含多个子事务时，事务号之间有关联关系，比如 xid->subxid1->subxid2->subxid3，获取顶层事务号即返回最上层的 xid。