数据库锁的分类(粒度,级别)
数据库是一个多用户使用的共享资源。当多个用户并发地存取数据时,在数据库中就会产生多个事务同时存取同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会读取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性。
加锁是实现数据库并发控制的一个非常重要的技术。当事务在对某个数据对象进行操作前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务就对该数据对象有了一定的控制,在该事务释放锁之前,其他的事务不能对此数据对象进行更新操作。
数据库锁出现的原因是为了处理并发问题,因为数据库是一个多用户共享的资源,当出现并发的时候,就会导致出现各种各样奇怪的问题,就像程序代码一样,出现多线程并发的时候,如果不做特殊控制的话,就会出现意外的事情,比如“脏“数据、修改丢失等问题。所以数据库并发需要使用事务来控制,事务并发问题需要数据库锁来控制,所以数据库锁是跟并发控制和事务联系在一起的。
【基本锁类型】
锁包括行级锁和表级锁、页级锁
行级锁
是一种排他锁,防止其他事务修改此行;行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁,表示只针对当前操作的行进行加锁。行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小,但加锁的开销也最大。行级锁分为共享锁 和 排他锁。
特点
开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
页级锁
页级锁是MySQL中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录。BDB支持页级锁。
特点
开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。
表级锁:
锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
特点
开销小,加锁快;不会出现死锁(因为MyISAM会一次性获得SQL所需的全部锁);
平时会经常看到或者听到数据库锁有“**共享锁”,“排它锁”,“互斥锁”,“写锁”,“读锁”,“悲观锁”,“乐观锁”,“行级锁”,“表级锁”,“页级锁”等,同时我们还会常看到“丢失修改“,”不可重复读“,”读脏数据“**这三个术语,他们究竟是什么关系以及怎么理解呢,下面就来介绍一下他们。
先说事务的特性,要想成为事务,必须满足:ACID(原子性,一致性,隔离性,持久性)四特性,事务是恢复和并发控制的基本单位。原子性指的是事务是数据库的逻辑工作单位,事务中操作要么都做,要么都不做;一致性指的是事务的执行结果必须是使数据库从一个一致性状态变大另一个一致性状态,一致性和原子性是密切相关的;隔离性指的是一个事务执行不能被其他事务干扰;持久性指的是一个事务一旦提交,他对数据库中数据的改变就是永久性的。
表级锁又分为5类:
行共享 (ROW SHARE) – 禁止排他锁定表
行排他(ROW EXCLUSIVE) – 禁止使用排他锁和共享锁
共享锁(SHARE) - 锁定表,对记录只读不写,多个用户可以同时在同一个表上应用此锁
共享行排他(SHARE ROW EXCLUSIVE) – 比共享锁更多的限制,禁止使用共享锁及更高的锁
排他(EXCLUSIVE) – 限制最强的表锁,仅允许其他用户查询该表的行。禁止修改和锁定表
共享锁和排它锁是具体的锁,是数据库机制上的锁,存在以下关系:
(x表示是排它锁(Exclusive),s表示共享锁(Share),Y表示yes,N表示no)
上图表示可以共存的锁,如,第二行表示,一个事务T1给某数据加了X锁,则事务T2就不能再给那数据加X锁了,同时也不能再加S锁了,只有到T1事务提交完成之后,才可以。默认来说,当sql脚本修改更新某条记录的时候,会给该条记录加X3锁,读的话加的是S锁。
上图表示可以共存的锁,如,第二行表示,一个事务T1给某数据加了X锁,则事务T2就不能再给那数据加X锁了,同时也不能再加S锁了,只有到T1事务提交完成之后,才可以。默认来说,当sql脚本修改更新某条记录的时候,会给该条记录加X锁,读的话加的是S锁。
另外,并发操作会导致数据的不一致性,主要包括“丢失数据”,“不可重复读”,“读脏数据等。(详细可看 王珊 版 数据库系统概论第十一章 并发控制)。
还有就是,并发控制会造成活锁和死锁,就像操作系统那样,会因为互相等待而导致。活锁指的是T1封锁了数据R,T2同时也请求封锁数据R,T3也请求封锁数据R,当T1释放了锁之后,T3会锁住R,T4也请求封锁R,则T2就会一直等待下去,这种处理方法就是采用“先来先服务”策略;死锁就是我等你,你又等我,双方就会一直等待下去,比如:T1封锁了数据R1,正请求对R2封锁,而T2封住了R2,正请求封锁R1,这样就会导致死锁,死锁这种没有完全解决的方法,只能尽量预防,预防的方法有:
①一次封锁发,指的是一次性把所需要的数据全部封锁住,但是这样会扩大了封锁的范围,降低系统的并发度;
②顺序封锁发,指的是事先对数据对象指定一个封锁顺序,要对数据进行封锁,只能按照规定的顺序来封锁,但是这个一般不大可能的。
另外,系统如何判断出现死锁呢,毕竟出现死锁不能一直干等下去,要及时发现死锁同时尽快解决出现的死锁,诊断和判断死锁有两种方法,
一是超时法,
二是等待图法。
超时法就是如果某个事物的等待时间超过指定时限,则判定为出现死锁;等待图法指的是如果事务等待图中出现了回路,则判断出现了死锁。
对于解决死锁的方法,只能是撤销一个处理死锁代价最小的事务,释放此事务持有的所有锁,同时对撤销的事务所执行的数据修改操作必须加以恢复。