第4章 事务与 WAL 模式

第4章 · 事务与 WAL 模式

章节摘要：前三章解决了"怎么存、怎么执行"，本章解决"怎么不出错"。SQLite 在单文件上兑现 ACID 靠的是页级日志：默认的回滚日志在覆盖旧页前先把原页抄走，WAL 模式则反过来把新页追加到伴生文件。本章拆解事务的字节码与页级账本，枚举 journal_mode 五种模式的取舍，逐帧解析 WAL 文件结构与检查点机制，最后对照三个引擎的锁与隔离体系。读完本章，你能解释"为什么开 WAL 后读写不再互斥"以及"什么情况下 WAL 文件会无限增长"。

学习目标

读完本章，你应当能够：

1. 描述回滚事务的完整流程：原页抄进 journal、新页写入主文件、提交点、失败回放，并知道崩溃恢复怎么靠它工作。
2. 说出 journal_mode 五种模式（DELETE、TRUNCATE、PERSIST、MEMORY、WAL）各自的落盘行为与适用场景。
3. 解析 WAL 文件结构：32 字节文件头、24 字节帧头、盐值与校验和的作用、提交帧的标记方式。
4. 解释检查点（checkpoint）的工作原理与 wal_autocheckpoint 的默认阈值，诊断"WAL 文件越长越大"的常见原因。
5. 对照三个引擎的锁粒度与隔离级别，解释 SQLite 单写者模型下 BUSY 错误的成因与重试策略。

核心概念速览

一句金句：回滚日志保护"还没写完的旧世界"，WAL 保护"已经写好的新世界"——方向一换，读写的命运就分开了。

子章节导航

4.1 事务模型与页级账本：事务在 VDBE 字节码里长什么样，pager 怎么用 journal 记账，提交点在哪一毫秒，崩溃恢复怎么回放账本；附带 SAVEPOINT 存档点的工程用法。

4.2 journal 模式五态：五种模式的磁盘行为逐一对照，给出选择决策表；顺带回答"synchronous 参数和 journal 模式是什么关系"与"切换失败怎么排查"。

4.3 WAL 文件结构与检查点：帧格式、盐值防串页、校验和防撕裂、检查点的三种力度与默认阈值，以及 WAL 增长的四个常见病因与运维实操命令。

4.4 锁与隔离三库对照：SQLite 的文件锁状态机与 WAL 快照隔离，对照 InnoDB 行锁间隙锁与 PostgreSQL 的 MVCC 多版本，BUSY 错误的重试模板与 DEFERRED、IMMEDIATE 的选择。

子章节之间的逻辑关系

四节按"先回滚后 WAL"的顺序排布，因为 WAL 的每个设计决定都是对回滚日志某个缺点的回应：4.1 先建立"日志即页账本"的基线，4.2 枚举基线的调优空间，4.3 引入追加日志的新架构，4.4 展示新架构释放的并发能力及其边界。学完你会发现两种日志本质是同一道题的两个答案：

4.1 页级账本（回滚） ──▶ 4.2 模式五态 ──▶ 4.3 WAL 追加日志 ──▶ 4.4 并发与隔离
     旧世界怎么保住        中间形态盘点         新世界怎么落盘        读者与写者分家
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              第8章：备份与恢复就是账本机制的运维面
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前置知识与后续延伸

前置：第 2 章的页概念（日志的单位就是页）；第 3 章的字节码基础（看懂 BEGIN、COMMIT 指令即可）。

后续延伸：第 7 章的 page cache 在事务里扮演"脏页仓库"；第 8 章的备份三招全部建立在"日志保证文件处于一致状态"之上。带着问题读：WAL 模式下，一个读事务怎么在写入不断发生的同时看到稳定一致的世界？