来自francs的PG锁浅析,可以和oracle锁对照区别一下

一、概述

此文档主要对Postgresql 锁机制进行分析,在讲解的过程中结合实验,理解Postgresql的锁机制。

二、表级锁类型

表级锁类型分为八种,以下对各种表级锁类型进行简单介绍下, 锁的冲突模式可以参考3.1的图一:表级锁冲突模式。

2.1 ACCESS SHARE

“ACCESS SHARE”锁模式只与“ACCESS EXCLUSIVE” 锁模式冲突;

查询命令(Select command)将会在它查询的表上获取”Access Shared” 锁,一般地,任何一个对表上的只读查询操作都将获取这种类型的锁。

##2.2 ROW SHARE
“Row Share” 锁模式与”Exclusive’和”Access Exclusive”锁模式冲突;

”Select for update”和”Select for share”命令将获得这种类型锁,并且所有被引用但没有 FOR UPDATE 的表上会加上”Access shared locks”锁。

2.3 ROW EXCLUSIVE

“Row exclusive” 与 “Share,Shared roexclusive,Exclusive,Access exclusive”模式冲突;

“Update,Delete,Insert”命令会在目标表上获得这种类型的锁,并且在其它被引用的表上加上”Access shared”锁,一般地,更改表数据的命令都将在这张表上获得”Row exclusive”锁。

2.4 SHARE UPDATE EXCLUSIVE

”Share update exclusive,Share,Share row ,exclusive,exclusive,Access exclusive”模式冲突,这种模式保护一张表不被并发的模式更改和VACUUM;

“Vacuum(without full), Analyze ”和 “Create index concurrently”命令会获得这种类型锁。

2.5 SHARE

与“Row exclusive,Shared update exclusive,Share row exclusive ,Exclusive,Access exclusive”锁模式冲突,这种模式保护一张表数据不被并发的更改;

“Create index”命令会获得这种锁模式。

2.6 SHARE ROW EXCLUSIVE

与“Row exclusive,Share update exclusive,Shared,Shared row exclusive,Exclusive,Access Exclusive”锁模式冲突;

任何Postgresql 命令不会自动获得这种锁。

2.7 EXCLUSIVE

与” ROW SHARE, ROW EXCLUSIVE, SHARE UPDATE EXCLUSIVE, SHARE, SHARE ROW EXCLUSIVE, EXCLUSIVE, ACCESS EXCLUSIVE”模式冲突,这种索模式仅能与Access Share 模式并发,换句话说,只有读操作可以和持有”EXCLUSIVE”锁的事务并行;

任何Postgresql 命令不会自动获得这种类型的锁;

2.8 ACCESS EXCLUSIVE

与所有模式锁冲突(ACCESS SHARE, ROW SHARE, ROW EXCLUSIVE, SHARE UPDATE EXCLUSIVE, SHARE, SHARE ROW EXCLUSIVE, EXCLUSIVE, and ACCESS EXCLUSIVE),这种模式保证了当前只有一个事务访问这张表;

“ALTER TABLE, DROP TABLE, TRUNCATE, REINDEX, CLUSTER, VACUUM FULL” 命令会获得这种类型锁,在Lock table 命令中,如果没有申明其它模式,它也是缺省模式。

三、表级锁冲突模式

3.1 Conflicting lock modes

图一 表级锁冲突模式
备注: 上图是Postgresql 表级锁的各种冲突模式对照表,红色的‘X’表示冲突项, 在章节四中会对其中典型的锁模式进行模似演示。

四、实验

在这一章节中将会对图一中比较典型的锁冲突进行模似演练,了解这些在Postgresql DBA的日常维护工作中很有帮助,同时也能减少人为故障的发生。

4.1 Access exclusive 锁与Access share锁冲突
在日常维护中,大家应该执行过’ALTER TABLE’更改表结构的DDL,例如加字段,更改字段数据类型等,根据章节二的理论,在执行’ALTER TABLE’命令时将申请一个Access exclusive锁, 根据图一,大家知道Access exclusive 锁和所有的锁模式都冲突,那么,它将会’Select’命令冲突,因为Select 加的是Access share锁,那么真的会与‘SELECT‘命令冲突吗,接下来给大家演示下:

–创建一张测试表 test_2 并插入测试数据

mydb=> create table test_2 (id integer,name varchar(32));

CREATE TABLE

mydb=> insert into test_2 values (1,’franc’);

INSERT 0 1

mydb=> insert into test_2 values (2,’tan’);

INSERT 0 1

mydb=> select * from test_2;

id | name

—-+——-

1 | franc

2 | tan

(2 rows)

–会话一 查询表数据 ( 这里获得Access Shared 锁)

mydb=> begin;

BEGIN

mydb=> select * from test_2 where id=1;

id | name

—-+——-

1 | franc

(1 row)

注意:这里begin开始事务,没有提交;

–会话二 更改表结构 (这里申请 Access Exclusive锁 )

mydb=> alter table test_2 add column sex char(1);

发现,命令一直等侍,执行不下去;

–会话三 查询状态

mydb=# select oid,relname from pg_class where relname=’test_2’;

oid | relname

——-+———

33802 | test_2

mydb=# select locktype,database,relation,pid,mode from pg_locks where relation=’33802’;

locktype | database | relation | pid | mode

———-+———-+———-+——-+———————

relation | 16466 | 33802 | 18577 | AccessShareLock

relation | 16466 | 33802 | 18654 | AccessExclusiveLock

mydb=# select datname,procpid,usename,current_query from pg_stat_activity where procpid in (18577,18654);

datname | procpid | usename | current_query

———+———+———+——————————————–

mydb | 18577 | skytf | in transaction

mydb | 18654 | skytf | alter table test_2 add column sex char(1);

(2 rows)

这里可以看出会话一(pid=18577) 获取的是 “AccessShareLock”锁,

会话二(pid=18654 ) 获取的是 “AccessExclusiveLock”锁。

–再次回到会话一,执行’end’结束事务后会发生什么结果

注意,此时会话二还处于等侍状态

mydb=> end;

COMMIT

–回到会话二发现 原来处于等侍状态的’ALTER TABLE’命令执行成功

mydb=> alter table test_2 add column sex char(1);

ALTER TABLE

mydb=> \d test_2

Table "skytf.test_2"

Column | Type | Modifiers

——–+———————–+———–

id | integer |

name | character varying(32) |

sex | character(1) |

–回到会话三,锁已经释放

mydb=# select locktype,database,relation,pid,mode from pg_locks where relation=’33802’;

locktype | database | relation | pid | mode

———-+———-+———-+—–+——

(0 rows)

mydb=# select datname,procpid,usename,client_addr,current_query from pg_stat_activity where procpid in (18577,18654);

datname | procpid | usename | client_addr | current_query

———+———+———+————-+—————

mydb | 18577 | skytf | |

mydb | 18654 | skytf | |

(2 rows)

实验说明: 这个实验说明了 ‘ALTER TABLE’命令与’SELECT’命令会产生冲突,证实了开始的结论,即”Access exclusive”锁模式与申请”Access shared”锁模式的’SELECT’命令相冲突。

4.2 Share 锁与 Row Exclusive 锁冲突
在数据库的维护过程中,创建索引也是经常做的工作,别小看创建索引,如果是一个很繁忙的系统,索引不一定能创建得上,可能会发生等侍, 严重时造成系统故障;根据章节二的理论,’Create Index’ 命令需要获取Share 锁模式。

根据图一,”Share” 锁和”Row Exclusive”锁冲突,下面来验证一下:

根据图三可以看出,share锁模式和多种锁模式冲突,有可能会问我,为什么单独讲share锁和Row Exclusive冲突呢?因为” Update,Delete,Insert”命令获取的是Row Exclusive 操作,而这种操作在生产过程中非常频繁;这个实验正是模似生产维护过程。

–会话一, 向 test_2 上插入一条数据

mydb=> select * from test_2;

id | name | sex

—-+——-+—–

1 | franc |

2 | tan |

(2 rows)

mydb=> begin;

BEGIN

mydb=> insert into test_2 values (3,’fpzhou’);

INSERT 0 1

mydb=>

说明: 这个Insert 操作放在一个事务里,注意此时事务尚未提交。

–会话二,在表test_2上创建索引

mydb=> \d test_2;

Table "skytf.test_2"

Column | Type | Modifiers

——–+———————–+———–

id | integer |

name | character varying(32) |

sex | character(1) |

mydb=> create unique index idx_test_2_id on test_2 (id);

说明: 创建索引命令发生等侍

–会话三,查询状态

mydb=# select locktype,database,relation,pid,mode from pg_locks where relation=’33802’;

locktype | database | relation | pid | mode

———-+———-+———-+——-+——————

relation | 16466 | 33802 | 18577 | RowExclusiveLock

relation | 16466 | 33802 | 18654 | ShareLock

(2 rows)

mydb=# select datname,procpid,usename,client_addr,current_query from pg_stat_activity where procpid in (18577,18654);

datname | procpid | usename | client_addr | current_query

———+———+———+————-+—————————————————-

mydb | 18577 | skytf | | in transaction

mydb | 18654 | skytf | | create unique index idx_test_2_id on test_2 (id);

说明: 这里可以看出”Insert into”(procpid=18577) 命令获取”RowExclusiveLock”,而”Create Index”(procpid=18654)操作获取的是”Sharelock”, 并且创建索引操作发了等侍,因为这两种锁模式是冲突的。

–回到会话一,提交事务,看看会发生什么

注意,此时创建索引的会话二仍处于等侍状态

mydb=> end;

COMMIT

–回到会话二,发现创建索引命令成功,等侍消失

mydb=> create unique index idx_test_2_id on test_2 (id);

CREATE INDEX

实验结论:1 上述实验说明 “Create index “操作和”Insert”操作冲突;也

就是 “Share”锁和”RowExclusive”锁冲突。

2 在生产库上应该避免在业务高峰期执行新建索引操作,因

为如果在张大表上新建索引,消耗时间较长,在这个过程中会阻塞业务的DML操作。

4.3 SHARE UPDATE EXCLUSIVE 与自身冲突
根据章节二,大家知道 VACUUM(Without full), Analyze 和 Create index (Concurently)操作会申请获得”Shared update Exclusive 锁”。根据图一,”Shared update Exclusive 锁”与本身也是会冲突的,下面实验验证一下:

–会话一,分析表test_2

mydb=> select * from test_2;

id | name | sex

—-+——–+—–

1 | franc |

2 | tan |

3 | fpzhou |

(3 rows)

mydb=>

mydb=>

mydb=> begin;

BEGIN

mydb=> analyze test_2;

ANALYZE

注意: 表分析放在一个事务里,此时并没有提交;

–会话二 对表 test_2 做 vacuum

mydb=> \d test_2;

Table "skytf.test_2"

Column | Type | Modifiers

——–+———————–+———–

id | integer |

name | character varying(32) |

sex | character(1) |

Indexes:

"idx_test_2_id" UNIQUE, btree (id)

mydb=> vacuum test_2;

注意: 当对表 test_2 执行 vacuum操作时,操作等侍,

–会话三,观察系统哪里锁住了

[postgres@pg1 ~]$ psql -d mydb

psql (9.0beta3)

Type “help” for help.

mydb=# select datname,procpid,waiting,current_query from pg_stat_activity where waiting=’t’;

datname | procpid | waiting | current_query

———+———+———+—————-

mydb | 20625 | t | vacuum test_2;

(1 row)

这里说明会话 vacuum test_2 在等侍

mydb=# select oid,relname from pg_class where relname=’test_2’;

oid | relname

——-+———

33802 | test_2

(1 row)

mydb=# select locktype,database,relation,pid,mode from pg_locks where relation=’33802’;

locktype | database | relation | pid | mode

———-+———-+———-+——-+————————–

relation | 16466 | 33802 | 20625 | ShareUpdateExclusiveLock

relation | 16466 | 33802 | 20553 | ShareUpdateExclusiveLock

(2 rows)

说明: 这里可以看出 ‘Analyze’操作 (pid=20553) 和’Vacuum’操作 (pid=20625)都是加的”ShareUpdateExclusiveLock”。

mydb=# select datname,procpid,waiting,current_query from pg_stat_activity where procpid in (20625,20553);

datname | procpid | waiting | current_query

———+———+———+———————–

mydb | 20553 | f | in transaction

mydb | 20625 | t | vacuum test_2;

(2 rows)

说明: 结束上面查询可以看出会话20625在等侍会话20553,也就是说”vacuum test_2” 被事务堵住了,

–再次回到会话一,提交会话,注意此时会话二处于等侍姿态;

mydb=> end;

COMMIT

–再次回到会话二,发现 vacuum命令执行下去了,等侍消失。

mydb=> vacuum test_2;

VACUUM

mydb=> select datname,procpid,waiting,current_query from pg_stat_activity where waiting=’t’;

datname | procpid | waiting | current_query

———+———+———+—————

(0 rows)

实验结论
1 Analyze 和 Vacuum 操作都会申请获得 “ShareUpdateExclusiveLock”。
2 ShareUpdateExclusiveLoc与ShareUpdateExclusiveLock是冲突的。

你活着,证明了什么?