DB2数据库中的锁和并发性控制---好文章

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随着网络的不断发展, 现今的应用系统一般都需要相对较强的多用户同时访问的能力。 作为应用系统基础的数据库产品对多用户能力的支持也就越发重要。IBM DB2 UDB作为当今较为流行的数据库产品也在不断的改进其并发处理能力。 现在的DB2 UDB系统中, 主要通过锁和隔离级别这两个主要的工具来控制并发连接,维护数据库中的数据在高并发的环境下的安全。

我们在这里将简要的阐述一下锁和隔离级别。

锁:

DB2 UDB中, 锁的主要作用对象是表和行, 其他如表空间和索引也是锁的对象, 但是因为其多为系统控制, 管理员和用户使用较少,在这里就不涉及了。

对于行级锁和表级锁, 它们的区别不言而喻, 主要是锁的对象不同。 当然锁对象的不同连带也会影响DB2的并发能力。

DB2中的表级锁主要有以下几种:

1. IS锁: 此锁作用于整个表,表示拥有此锁的应用连接要读取表中的某些数据, 但是在此应用连接读取具体的数据时, 还必须获得该行的行级锁;

2. IX锁: 此锁作用于整个表,表示拥有此锁的应用连接需要独占使用表中的某些数据, 但是在此应用连接独占使用具体的数据时, 还必须获得该行上相应的行级锁;

3. SIX锁: 此锁是锁转换的产物,表示应用连接拥有S和IX锁的特性;
(share with intent exclusive)锁定的拥有者可以读取和更改表格,其他用户可以读取表格。

4. S锁: 此锁作用于整个表, 拥有此锁的应用连接可以读取表中的任何纪录;

5. U锁: 此锁作用于整个表, 拥有此锁的应用连接可以读取表中的任何纪录,也可以更新表中的纪录, 但是更新时需要再获得X锁; 此锁主要在“select … with update”语句建立的可更新游标中起作用, 其他的应用可以读取表中的纪录, 但是不能更新它;

6. X锁: 此锁作用于整个表, 拥有此锁的应用连接独占的使用表中的任何纪录;可以进行更新或其他操作;

7. Z锁: 此锁作用于整个表, 也称超级独占锁,主要是在象修改表的定义、 删除表这一类的语句中会使用。 拥有此锁的应用连接对该表有完全的控制权。 其他的任何应用不能读取或更新表中的任何纪录。

在这里我们主要要看一下 IS/IX/SIX这三个锁。 在这三个锁中IS/IX本身并不具备使得应用连接可以读取或更新纪录的能力,应用连接要读取和更新纪录时, 需要再得到相应的行级锁; 反之亦然, 任何应用要获得行级锁操作数据记录之前, 也必须获得某个相应的表级锁。 SIX锁也是类似的情况。这就是为什麽在很多情况下我们使用的是行级锁, 但是用快照(SNAPSHOT)等工具却能够看到有表级锁存在的原因。

那麽DB2中又有哪些行级锁呢? 让我们来看下面的这张图:

 

此图中列出了DB2中包含的行级锁。 表中的第三列指出, 要获得此行级锁之前, 需要预先获得的表级锁, 这里列出的是最低要求。

这六个行级锁的主要功能如下:

1. S锁:此行级锁的拥有者可以读取该行的信息;

2. U锁:此行级锁的拥有者可以读取该行的信息,如果要更新该行,则仍然需要一个行级的X锁;其他的应用只能读取该行的信息;此锁主要是用于FOR UPDATE的游标。

3. X锁:此行级锁的拥有者可以更新该行的纪录,其他的应用不能连接此行的信息;

4. W锁:此锁和X锁类似,不同之处是此锁和NW锁兼容;

5. NS锁:类似于S锁,用于Next Key;

6. NW锁:类似于W锁,用于Next Key;

在DB2数据库中, 是通过行级锁和表级锁协调作用来提供较好的并发性, 同时保证数据库中数据的安全。 在DB2中缺省情况下使用行级锁(当然需要IS/IX锁配合),只有当出现锁资源不足, 或者是用命令指定使用表级锁的情况下, 才会在应用连接中使用表级锁。 对锁资源分配有兴趣的读者可以参考DB2的管理手册, 查找其中关于locklist和maxlocks参数的论述。对于用命令指定表级锁的情况, 可以参考DB2的命令手册中的lock table命令, 此命令用于直接锁表。

隔离级别:



下面让我们来看一下隔离级别。 隔离级别主要用于控制在DB2根据应用提交的SQL语句向DB2数据库中的相应对象加锁时, 会锁住哪些纪录, 也就是锁定的范围。 隔离级别的不同, 锁定的纪录的范围可能会有很大的差别。

隔离级别分为RR/RS/CS/UR这四个级别。 下面让我们来逐一论述:

1. RR隔离级别: 在此隔离级别下, DB2会锁住所有相关的纪录。 在一个SQL语句执行期间, 所有执行此语句扫描过的纪录都会被加上相应的锁。 具体的锁的类型还是由操作的类型来决定, 如果是读取,则加共享锁; 如果是更新, 则加独占锁。 由于会锁定所有为获得SQL语句的结果而扫描的纪录, 所以锁的数量可能会很庞大, 这个时候, 索引的增加可能会对SQL语句的执行有很大的影响,因为索引会影响SQL语句扫描的纪录数量。
Repeatable Read

2. RS隔离级别: 此隔离级别的要求比RR隔离级别稍弱,此隔离级别下会锁定所有符合条件的纪录。 不论是读取, 还是更新, 如果SQL语句中包含查询条件, 则会对所有符合条件的纪录加相应的锁。 如果没有条件语句, 也就是对表中的所有记录进行处理,则会对所有的纪录加锁。
Read Stability

3. CS隔离级别: 此隔离级别仅锁住当前处理的纪录。
Cursor stability

4. UR隔离级别:此隔离级别下,如果是读取操作,不会出现任何的行级锁。对于非只读的操作,它的锁处理和CS相同。
Uncommitted Read

在这四种隔离级别中, CS是缺省值。 这四种隔离级别均可以保证DB2数据库在并发的环境下不会有数据丢失的情况发生。 要注意的是如果对纪录进行了修改,需要在相应的纪录上加独占类型的锁, 这些独占类型的锁直到交易结束时才会被释放, 这一点在四种隔离级别下都是相同的。

到这里, 我们已经对DB2中的表锁, 行锁, 隔离级别进行了论述。 DB2数据库的并发控制主要是通过这些机制。 理解了这些概念,我们就可以在使用DB2数据库时根据系统的实际需要来设计锁模式和隔离级别, 来实现我们的系统要求, 在保障数据安全的前提下, 提供较好的并发性。

如果还需要了解更多的相关DB2数据库的并发控制, 锁, 和隔离级别的相关信息, 可以参考以下的文档说明:

1. DB2 Command Reference

2. DB2 Administrator Reference

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