DB2锁机制

DB2锁机制
    相比较Oracle来说，DB2的锁机制麻烦了很多，而且这个麻烦带来的不是性能的上升而是下降，
不过如果细致了解的话，只能感慨不愧是数据库理论诞生的公司，在实现数据库理论上比Oracle全面得多。
    Oracle没有实现一般数据库理论里的锁机制，带来的并发性与性能上的提升以及相关的问题上文已经介绍了，
现在来说说几乎完全实现一般数据库理论锁机制的DB2数据库这方面的实现。
    下面的资料来源于IBM资料库DB2和 Oracle的并发控制（锁）比较
    首先是锁是属性，有如下几个基本属性：锁定对象，锁定大小，锁定时间，锁定状态。
锁定对象表示锁定的数据资源，DB2支持对表空间，表，行，索引（大型机里支持对数据页）的锁定。通常考虑表锁与行锁。
锁定大小表示锁定的数据大小。
锁定时间通常由事务的隔离级别控制。
锁定状态就是锁的类型，下面将会介绍。
表 1：DB2支持的表级锁定
名称缩写     全名                                    描述
IN           无意图锁（Intent Node），不需要行锁     拥有者可以读取包括其他事务未提交数据在内的所有数据，但不能对表中的数据作出修改
IS       意图共享锁（Intent Share），需要行锁配合    拥有者可以在拥有相应行上的S锁时可以读取该行的数据，但不能修改数据
IX   意图排他锁（Intent eXclusive），需要行锁配合    拥有者可以在拥有相应行上的X锁时可以修改该行的数据
SIX 共享并且意图排他锁（Share with Intent eXclusive），需要行锁配合   拥有者可以读取表中的任何数据，如果在相应的行上可以获得X锁，可以修改该行。SIX的获取比较特殊，当程序拥有IX锁时请求S锁，或者在已经拥有S锁的时候请求IX锁时产生
S                 共享锁（Share），不需要行锁配合    可以读取表上的任何数据，如果表上被加了S锁，表上的数据只能被读取而不能做出任何修改
U                更新锁（Update），不需要行锁配合    拥有者可以读取表中的任何数据，如果升级为X锁，则可以更改表中的任何数据，该锁是等待对数据进行修改的一种中间状态
X             排他锁（eXclusive），不需要行锁配合    拥有者可以读取或者修改表中的任意数据，如果加上了X锁，除了未提交读事务外，其他程序都不能对表进行任何读取或者修改
Z   超级排他锁（Super eXclusive），不需要行锁配合    该锁一般不是由DML产生，而是由Drop,Alter或者创建删除索引时产生的，加上Z锁后，所有程序（包括未提交读程序）都不能对表进行读取或者修改
具体来说，IS,IX,SIX用于表一级并且需要行锁配合，用于阻止其他程序对表加上排他锁。区别如下：
·  如果一个程序获得表的IS锁，程序可以获得某一行上的S锁用于只读操作，其他程序也可以读取该行，或者对表中其他行作出修改。
·  如果一个程序获得表的IX锁，程序可以获得某一行的X锁用于更改操作，其他程序可以更改或者读取表中其他的行。
·  如果一个程序获得表的SIX锁，程序可以获得某一行的X锁用于更改操作，其他程序只能对表中的其他行进行只读操作。
S,U,X,Z用于表一级，不需要行锁的配合。区别如下：
·  如果程序得到表的S锁，则程序可以读表中的任意数据，同时允许其他程序获得表上的只读锁请求，如果有程序需要更改表上的数据，必须等到S锁释放。
·  如果程序得到U锁，程序可以读取表中任意数据，最终可以通过获得X锁得到对表中任意数据的修改权，其他程序只能读取表中的数据，U锁与S锁的区别在于修改意图，U锁的设计主要是为了避免两个程序在拥有S锁的情况下同时申请X锁导致死锁。
·  如果程序得到表上的X锁，程序可以读或者修改表上任意数据，其他程序无法读或者修改表上的数据。
·  如果程序获得Z锁，程序可以读或者修改表中任意数据，其他程序包括未提交读程序在内不能对表执行读或者修改操作。
IN锁用于表上以允许未提交读这一概念。
DB2支持的行锁如下所示：
名称缩写      全名               需要表锁最低级别                 描述
S           共享锁（Share）         IS                            该行正在被读取，其他程序只能执行读操作
U           更改锁（Update）        IX                            某个程序正在读取并有可能修改该行，其他程序只能读取该行
X           排他锁（eXclusive）     IX                            该行正在被某个程序修改，其他程序不能访问该行
W    弱排他锁（Weak eXclusive）     IX                            一行被插入表后，该行会加上W锁，只有锁的拥有者可以修改该行，与X锁的不同在于该锁与NW锁兼容
NS   下一键共享锁（Next Share）     IS                            拥有者与其他程序都可以读取该行，但不能进行修改，当程序处于RS或者CS隔离级别下时，该锁可以代替S锁
NX  下一键排他锁（Next  eXclusive） IX                            一行的数据被插入到索引或者从索引被删除时，该行的下一行会被加上NX锁，锁的拥有者可以读该行的数据但不能修改。该锁与X锁类似，但与NS锁兼容
NW  下一键弱排他锁（Next  Weak eXclusive） IX                     一行的数据被插入到索引时，该行的下一行会被加上NW锁，锁的拥有者可以读但不能修改该行的数据，与X锁及NX锁类似，但与W锁以及NS锁兼容
默认情况下，DB2总是尝试获取行锁，但可以使用ALTER TABLE语句修改为总是获取表锁，也可以使用LOCK TABLE语句获取表锁。
    以上就是DB2复杂的锁机制，相比较Oracle，DB2没有做任何乐观假设，写必须阻塞读，读必须阻塞写，不然会影响读一致性，这是最正统的数据库理论。
不过对于开发人员来说，这种锁机制就是一个噩梦，在写任何并发性程序之前，首先就是要分析锁，我前后用了两天才理顺DB2里各种锁之间的关系，话说，
如果可以理解上面两张锁阻塞表，估计就可以对DB2锁机制有一个清醒的认识了。
    下面是DB2的事务隔离级别，话说我一直以为只有事务级与语句级隔离级别，直到我看了DB2的事务隔离级别。
    首先是可重复读（RR-RepeatableRead）级别，这一级别怎么说呢，概括一点，这个级别会锁定所有使用到的表，直到事务结束，
保证事务开始一直到结束所可能需求的数据没有任何变化。即事务运行时，其他程序无法修改其所用到的表，
这一级别类似oracle的事务级隔离级别，但Oracle没有锁定表，只是假定没有人去修改所需求的数据。
    下一个是读稳定性（RS-ReadStability）级别，这一级别只锁定真正使用到的行（包括修改的行以及检索到的行），而且可以读到其他已提交事务的数据。
    在往下是游标稳定性（CS-CursorStability）级别，这一级别类似Oracle的语句级隔离级别，锁定的只有修改了的行，可以读取已提交事务的数据。
    最后是未提交读（UR-UncommittedRead）级 别，这一级别如题，可以读到未提交的数据，不过如果修改了数据，则其表现与CS相同，即锁定修改了的行防止别的会话修改。
    四个事务级别，确保所有可能需要的数据不要被人修改->确保已经读取的数据不要被人修改->确保修改的数据不要被别人修改->可以读取别人未提交的数据（修改的数据同样不允许被别的程序修改）。

下一个讨论的是锁转换。
    当程序向数据库请求它已经加锁的对象上面的锁的时候，数据库会比较对象上现在的锁与所请求的锁的模式，如果所请求的锁级别更高，则把现在的锁升级为请求的锁。
    锁级别比较：
    表锁：IN    行锁：S    有一个特殊例子是，如果持有S锁请求IX锁，或者持有IX锁请求S锁，锁转换结果为SIX锁。
    下面来谈谈DB2里著名的锁升级问题。
    在学Oracle的时候，我从来不知道锁升级这个概念，这是由于Oracle中，锁并不是稀缺资源，没必要把多个锁合并为同一个锁来减少资源占用。
    DB2里有两个参数，LOCKLIST与MAXLOCKS，LOCKLIST表示数据库分配的用来储存锁列表的空间大小，MAXLOCKS表示程序最大允许占用锁列表大小的百分比，
当超过这个百分比的时候，就会进行锁升级，这里我就不发那长长的一大串DB2锁列表计算公式了，只需要知道，DB2会在一个程序锁定过多行的时候，
会把锁定多行变更为锁定整个表。这是一个Oracle里没有的概念，如果从Oracle转为DB2，需要注意。
    最后说说锁等待，这里类似Oracle里的nowait选项，DB2里面有一个参数LOCKTIMEOUT，可以设置这个参数的值来设定遇到锁阻塞后的等待时间，如果超时的话就会回滚语句。
    在DB2的开发建议里，为了实现并行化与数据完整性，有如下几个建议，比较Oracle的类似建议的话，相当有意思。
·  频繁使用commit来使多个用户可以并发地访问数据（Oracle中的建议是尽可能维护业务事务的完整性，而不是切割成小事务）
·  发出commit语句前，关闭CURSORWITH HOLD来确保所有锁都得到释放（Oracle中事务提交或者回滚后自动解锁，不需要其他操作）
·  指定适当的隔离级别。DB2会借助一切机会锁定行，需要不同的隔离级别来协调（Oracle在必要的时候使用事务级隔离，一般只需要语句级隔离级别）
·  适当使用LOCKTABLE语句（尽可能不要使用也很少有必要使用LOCL TABLE语句）
DB2的开发建议还有很多，感兴趣的可以去看看相关资料，与Oracle的开发建议比较相当有意思的。
关于两个数据库锁与并行的介绍就到这里，这篇文章中没有介绍DB2并发性的问题，但其实也没必要介绍，在锁机制部分已经到达并发性的瓶颈，并发性在DB2的锁机制下受到的限制太大了。