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PostgreSQL中所的锁

news 来源：原创 2024/5/7 17:15:44

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