为了确保复杂的事务可以安全地同时运行,PostgreSQL提供了各种级别的锁来控制对各种数据对象的并发访问,使得对数据库关键部分的更改序列化。事务并发运行,直到它们尝试获取互相冲突的锁为止(比如两个事务更新同一行时)。当多个事务同时在数据库中运行时,并发控制是一种用于维持一致性和隔离性的技术,在PostgreSQL中,使用快照隔离Sanpshot Isolation (简称SI) 来实现多版本并发控制,同时以两阶段锁定 (2PL) 机制为辅。在执行DDL时使用2PL,在执行DML时使用SI
在PostgreSQL中,最主要的是表级锁与行级锁,此外还有页锁、咨询锁
常用概念
系统锁与事务锁
原子操作:PostgreSQL为了支持无锁编程,提供了系列的原则操作,包括内存屏障,CAS(Compare And Swap),TAS(Test And Set)等
自旋锁(Spin lock):是一种和硬件结合的互斥锁,它借用了硬件提供的原子操作原语来对一些共享变量进行封锁,通常适用于临界区比较小的情况
轻量锁(Lightweight lock):PostgreSQL中进程需要对共享内存进行频繁的读写操作,轻量锁主要是保护这些共享内存中的数据结构。它是一种读写锁,有共享和排它两种模式
常规锁(Regular lock):对数据库对象加锁,PostgreSQL两阶段锁就是借助常规锁实现的。根据封锁对象的不同,他有分成了不同粒度,如对表、页面、元祖、事务ID等分别加锁。已最常见的表锁为例,当不同的事务操作一个表时,会尝试通过表的Oid来构造LockTag,这样每个数据库对象都会有一个唯一标识,然后根据这个唯一的标识到锁表中申请锁。postgreSQL数据库将常规锁分层了8个不同的等级,不同的操作需要使用不同等级的常规锁。
常规锁的级别
锁模式 | 说明 |
---|---|
AccessShareLock(1) | 当对一个对象进行查询(select)操作,会申请该类型的锁,该锁是最低级别的锁,相当于读写锁中的共享锁 |
RowShareLock(2) | 当查询指定FOR UPDATE/SHARE时,会申请该类型的锁 |
RowExclusiveLock(3) | 当对数据对象做增删改操作是,会申请该类型的锁,INSERT、DELETE、UPDATE |
ShareUpdateExclusiveLock(4) | VACUUM(non-FULL)、ANALYZE、CREATE INDEX CONCURRENTLY, ALTER TABLE |
ShareLock(5) | 主要用于创建索引时申请该类型的锁, CREATE INDEX |
ShareRowExclusiveLock(6) | 和ExclusiveLock相似,但和RowShareLock兼容。 CREATE TRIGGER, ALTER TABLE |
ExclusiveLock(7) | 和AccessExClusiveLock类似,但和最低级别的读锁AccessShareLock兼容 |
AccessExclusiveLock(8) | 在对元数据(系统表)做DDL操作时,会申请该类型的锁,AccessExclusiveLock与其他所有的锁模式都不相容 DROP,TRUNCATE,VACUUM FULL, LOCK TABLE |
两阶段锁
对象锁
对象锁是在共享内存中的,受到两个参数值的限制:max_locks_per_transaction×max_connections
对象锁可以通过pg_locks这个视图来查询
SELECT
l.pid,
a.datname AS database,
c.relname AS table,
l.mode AS lock_mode,
l.granted AS granted,
a.usename AS username,
a.query AS query
FROM
pg_locks l
JOIN
pg_stat_activity a ON l.pid = a.pid
JOIN
pg_class c ON l.relation = c.oid
如果资源已经锁定在不兼容的模式中,那么试图获取锁的事务将排队等待,直到释放锁。等待事务不消耗处理器资源:涉及的后端进程«休眠»,当资源空闲时被操作系统唤醒
对象类型
- relation
- transactionid/virtualxid
- tuple
- extend
- object
- page
- advisory
对象级别的锁
行锁
行锁是如何实现的?
问题:
HeapTupleSatisfiesMVCC中的HEAP_IS_LOCKED是干什么的?
为什么HEAP_IS_LOCKED就返回true?
调用栈:
- HEAP_XMAX_SHARED_LOCK
- HEAP_XMAX_EXCL_LOCK
- heap_lock_tuple
- ExecLockRows
heap_lock_tuple的逻辑:
- HeapTupleSatisfiesUpdate:
HeapTupleBeingUpdated:已插入,正在被修改,还没有提交。
多个事务在lock元组,而且至少有一个在运行
仅仅有一个事务在修改元组,但还没有提交 - 拿锁,修改pg_multixact, 修改flag, 放锁
tuple锁
PostgreSQL中的行锁
转载文章:PostgreSQL中所的锁 - 知乎