【数据库】数据库多种锁模式,共享锁、排它锁,更新锁,增量锁,死锁消除与性能优化

多种锁模式的封锁系统

专栏内容

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文章目录

  • 多种锁模式的封锁系统
  • 前言
  • 概述
  • 共享锁与排它锁
  • 相容性矩阵
  • 其它锁模式
  • 总结
  • 结尾

【数据库】数据库多种锁模式,共享锁、排它锁,更新锁,增量锁,死锁消除与性能优化_第1张图片

前言

随着信息技术的飞速发展,数据已经渗透到各个领域,成为现代社会最重要的资产之一。在这个大数据时代,数据库理论在数据管理、存储和处理中发挥着至关重要的作用。然而,很多读者可能对数据库理论感到困惑,不知道如何选择合适的数据库,如何设计有效的数据库结构,以及如何处理和管理大量的数据。因此,本专栏旨在为读者提供一套全面、深入的数据库理论指南,帮助他们更好地理解和应用数据库技术。

数据库理论是研究如何有效地管理、存储和检索数据的学科。在现代信息化社会中,数据量呈指数级增长,如何高效地处理和管理这些数据成为一个重要的问题。同时,随着云计算、物联网、大数据等新兴技术的不断发展,数据库理论的重要性日益凸显。

因此,本专栏的分享希望可以提高大家对数据库理论的认识和理解,对于感兴趣的朋友带来帮助。

概述

对于封锁模式的调度器,如何只用一种锁模式,虽然简单,但会存在这样的情况,当有两个事务对同一数据库元素分别进行读和写的动作时,此时它们是冲突的,只能串行进行;而当两个事务对同一数据库元素分别进行读操作时,也需要串行操作,这就有点说不过去了。

因此,在本文中将介绍多种锁模式,这更贴近实际的数据库使用,以及多种锁模式之间关系的规范方法。

共享锁与排它锁

对数据库元素的读,我们可以同时加锁,而对于写的操作,需要更加严格的锁,因为它既可以阻止写,也可以阻止读,这就是共享锁和排它锁模式的调度器。

  • 共享锁,可以多个事务同时获得共享锁,在加锁期间,只能进行读操作,不能进行写操作;当然读操作时,更倾向于加共享锁;
  • 排它锁,只能有一个事务加锁,在加锁期间,可以进行读操作,也可以进行写操作;而其它事务既不能加共享锁,也不能加排它锁。

当然共享锁和排它锁模式下,也是需要符合两阶段锁条件,同时满足事务一致性和调度一致性。

一个事务可能先获得到某个数据库元素的共享锁,之后又申请了该数据库元素的排它锁,如果此时没有冲突产生,这是可以的。在可预测的情况下,可以只申请排它锁,往往大多数情况下,我们在开始时,无法预测,所以会有这种情况的发生。

  • 调度举例
事务T1 事务T2
slock(A); read(A);
slock(A); read(A);
slock(B); read(B);
xlock(B); 被拒绝
unlock(A);unlock(B);
xlock(B); write(B);
unlock(A);unlock(B);

相容性矩阵

存在几种锁模式时,当一个数据库元素已经有一个锁时,如果再来锁请求时,调度器需要一种策略,来判断是否可以继续加锁。
这里有一种方式,叫做相容性矩阵,它是一种简单的记录锁与申请锁之间的处理策略。

它由一个二维表来表示,列表是已经持有的锁,行表示正在申请的锁,它们交叉的地方表示是否继续可以加锁的策略。

拿共享锁和排它锁来举例,它的相容性矩阵如下:

申请的锁
共享锁 排它锁
持有的锁 共享锁
排它锁

只有共享锁是可以被多个事务同时持有,其它都是不可以。

其它锁模式

对于共享锁还可以有锁升级,升级到排它锁,这样就可以只持有一个锁;但是这也会产生死锁的风险。

这里可以引入第三种锁模式,设置另外的一种锁模式,更新锁,它可以由共享锁升级而来,但是它比共享锁严格,只有它可以升级到排它锁,同时与其它共享锁和排它锁请求冲突;

另外还有一种很有用的锁模式,增量锁;有这样一类操作,只对数据库元素递增或递减,此时就可以加增量锁。增量操作有一个特性,是可以交换的,如果两个事务都对一个数据库元素递增,谁先谁后结果都是一样的。这样增量锁是可以同时持有多个,但是它与共享锁和排它锁又是冲突的。

总结

通过本文,对于多种锁模式的介绍,真实数据库的调度器封锁机制的了解更加深入。

结尾

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