事務的并發性和一緻性（二）

Locking Mechanism(鎖機制)

一、鎖機制的特征

1、Lock mode

要進行DML操作，必須同時擁有共享鎖和排他鎖，而對于DDL操作必須在對應表中沒有任何共享鎖的時候才能夠進行。

• Exclusive lock mode:排他鎖模式，該模式下隻有一個事務可以獲得鎖；
• Share lock mode：共享鎖模式，該模式下所有的事務都可以獲得鎖。共享鎖是了避免DDL操作對資料字典進行修改；

2、Lock Conversion and Escalation

• lock conversion：鎖的轉換，資料庫自動把鎖由低級限制轉換到進階限制；
• lock escalation：鎖擴充，當一個表中被鎖定的資料行太多，資料庫可以由鎖定行擴充到鎖定該表。但是，這會影響到資料庫的并發性，而且容易産生死鎖，為此資料庫不會自動地對鎖進行擴充。

3、Lock Duration

鎖的保留時間段一般為事務，當一個事務被送出後，資料庫會自動釋放其中所擁有的所有鎖，而rollback操作則會釋放savepoint後所擁有的鎖

4、 Deadlock

所謂死鎖是指，A、B事務分别擁有對方所需要的鎖。當死鎖出現之後，資料庫會自動釋放一方所擁有的鎖，以解除死鎖。

二、Automatic Locks

鎖的種類：

• DML Locks:保護資料；
• DDL Locks:保護模式對象的中繼資料；
• System Locks：保護内部資料庫結構，如資料檔案。Latches,mutexes,internal locks是完全自動的；

1、DML Locks

1.1Row Locks (TX)

INSERT, UPDATE, DELETE, MERGE, or SELECT ... FOR UPDATE statement都會需要行鎖，知道事務commit或rollback.行鎖主要用來服務于隊列機制以阻止兩個事務修改同一行。當一個事務因為執行個體崩潰而結束，則在整個事務被恢複之前，資料塊水準的恢複會使得行可用。如果一個事務獲得了行鎖，則同時該事務也會獲得表級鎖，以避免DDL語句對對應的表的結構進行修改。如下圖：

行鎖被儲存在資料塊的block header中。每個被鎖定的行都會有一個transaction ID儲存在block header中。當一個事務結束的時候，該事務ID會保留在block header中以用來判斷該行是否正在被鎖定。

1.2Table Locks (TM)

INSERT, UPDATE, DELETE, MERGE , SELECT with the FOR UPDATE clause, or LOCK TABLE statement都會需要獲得Table Lock.

Table Locks的種類：

• Row Share (RS)：也叫subshare table lock (SS)，該鎖所表示的是該表中有資料行被鎖定，事務将會對該資料行進行更新。該鎖是最低級别的表鎖，具有最高的并發性。
• Row Exclusive Table Lock (RX)：也叫subexclusive table lock (SX)，該鎖所表示的是擁有該鎖的事務已經完成了對行資料的更新，或者已經提出了SELECT ...FOR UPDATE語句。該鎖可以由多個事務同時獲得。
• Share Table Lock (S)：允許多個事務同時擁有該鎖，允許多個事務查詢，當隻有在隻有一個事務持有該鎖的時候才允許更新操作。
• Share Row Exclusive Table Lock (SRX)：也叫share-subexclusive table lock (SSX)，一次隻有一個事務獲得該鎖，但是其他事務可以查詢，但是不能更新。
• Exclusive Table Lock (X)：該鎖不允許其他事務對鎖定表進行任何DML操作或LOCK TABLE操作。

1.3、Locks and Foreign Keys

當對父表中的參考鍵進行修改(UPDATE、DELETE)的時候，通常會引起對子表的外鍵列值的修改。如果外鍵列中并沒有索引，則子表經常會被全表鎖定，其實隻允許其他事務對子表進行查詢操作。若外鍵列中有索引，則對于外鍵列值的修改跟平常對于子表的更新操作一樣鎖定，不會對于子表進行全表鎖定。

2、DDL Locks

• Exclusive DDL Locks

Exclusive DDL Locks阻止其他會話獲得該對象的DDL鎖或DML鎖。比如說，正在進行ALTER TABLE語句，其他會話就不能進行DROP TABLE語句，因為前者已經獲得了Exclusive DDL Locks。

• Share DDL Locks

Share DDL Locks不允許有沖突的DDL語句，但是允許沒有沖突的會話同時獲得同一對象的Share DDL Locks。如兩個會話同時使用create procedure語句，則兩個會話可以同時對同一對象加Share DDL Locks。此時，不允許對該對象添加Exclusive DDL Locks。

• Breakable Parse Locks

在SQL語句第一次解析過程中，SQL語句會獲得一個Breakable Parse Locks，隻要該語句存在則該鎖就存在。如果SQL語句中的對象被修改或删除了，則該語句對應的shared SQL area（其中包含了文法樹和執行計劃）就會變得無效。

3、System Locks

資料庫使用各種的系統鎖來保護内部資料庫和記憶體。使用者不能對該機制進行使用，該機制由資料庫自動完成。

• Latches(闩)

Latches是一種用來協調多使用者同時通路同一個資料結構、記憶體和檔案的簡易、低水準的序列化機制。Latches可以在多程序同時通路時，保護記憶體資源避免損壞。比如一下情況：

多個會話同時修改；

被一會話讀，而被另外一個會話寫；

被通路的時候釋放記憶體；

可用Latches來保護SGA中的多個對象。比如說，背景程序，如DBWn、LGWR需要在共享池中配置設定空間來建立資料結構，則會有一個shared pool latch來使這些背景程序可以序列化地對共享池進行操作。配置設定完空間後，其他程序可能會通路共享池的元件，如library cache(如進行硬解析)，則會有一個library cache latch來使得這些程序式列化地對library cache進行操作。

Latch不允許會話排隊等待。當一個Latch變得可用的時候，第一個獲得Latch的會話會排他性地通路它。當程序重複請求Latch的時候，latch spinning.若在程序再次發出latch請求前釋放了CPU，則latch sleeping.

通常獲得一個latch是耗費極少時間的。latch的實施依賴于作業系統，特别是是否會出現latch的等待和等待多長時間。

latch的增多意味着并發性的降低。可以通過V$LATCH來檢視詳細的資訊，如每個latch被請求的次數和等待的時間。

• Mutexes

Mutexes跟Latches有點相似，隻是latch鎖定的是一組對象，而mutexe是單獨一個對象。Mutexes可以降低資源的争用，消耗更少的記憶體，共享伺服器下還可以允許多個會話的并發性操作。

• Internal Locks

Dictionary cache locks:該鎖鎖定的時間很短，當資料字典緩存中的實體被修改或使用的時候，該鎖就會鎖定這些對象。該鎖保證語句看不到不一緻的對象定義。該鎖可以是共享鎖，也可以是排他鎖。共享鎖在硬解析完成的時候被釋放，而排他鎖在在DDL語句完成了之後被釋放。

File and log management locks：該鎖保護各種各樣的檔案。如控制檔案同一時間隻能被一個程序修改。該鎖同時輔助線上日志檔案的使用與歸檔。當多個執行個體需要在共享模式下加載資料庫或單一執行個體在 exclusive mode下加載資料檔案的時候，資料檔案會被該鎖鎖定。該鎖控制了這些檔案的狀态，而且這些鎖會被持有很長一段時間。

Tablespace and undo segment locks：該鎖控制了表空間是online還是offline，確定隻有一個執行個體對撤銷段進行寫操作。

三、Manual Data Locks

改寫預設值，可以在會話級别或事務級别。會話級别用ALTER SESSION，事務級别可以使用下面語句：

• SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL；
• LOCK TABLE;
• SELECT ... FOR UPDATE;

四、使用者自定義的鎖

使用DBMS_LOCK包，可以進行一下操作：

• 請求一個特别類型的鎖；
• 給鎖一個唯一的名稱，以便可以在同一個或另外一個執行個體的另外一個程式中識别；
• 改變鎖的類型；
• 釋放鎖。

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