事务机制源码解析| 锁机制（3）

5.3.3 常规锁

常规锁是使用哈希表实现的。常规锁支持多种锁模式（lock modes），这些锁模式之间的语义和冲突是通过冲突表来定义的。常规锁主要用于业务访问的数据库对象加锁。常规锁的加锁遵守数据库的两阶段加锁协议，即访问过程中加锁，事务提交时释放锁。
常规锁有等待队列并提供了死锁检测机制，当检测到死锁发生时选择一个事务进行回滚。

openGauss提供了8个锁级别分别用于不同的语句并发：1级锁一般用于SELECT查询操作；3级锁一般用于基本的INSERT、UPDATE、DELETE操作；4级锁用于VACUUM、analyze等操作；8级锁一般用于各类DDL语句，具体宏定义及命名代码如下：

#define RowShareLock 2     /* SELECT FOR UPDATE/FOR SHARE语句 */
#define RowExclusiveLock 3 /* INSERT, UPDATE, DELETE语句 */
#define ShareUpdateExclusiveLock  \
    4 /* VACUUM (non-FULL),ANALYZE, CREATE INDEX CONCURRENTLY语句 */
#define ShareLock 5 /* CREATE INDEX (WITHOUT CONCURRENTLY)语句 */
#define ShareRowExclusiveLock                \
    6 /* 类似于独占模式, 但是允许ROW SHARE模式并发 */
#define ExclusiveLock                  \
    7 /* 阻塞ROW SHARE，如SELECT...FOR UPDATE语句 */
#define AccessExclusiveLock              \
    8 /* ALTER TABLE, DROP TABLE, VACUUM FULL, LOCK TABLE语句 */

这8个级别的锁冲突及并发控制如表5-7所示，其中表示两个锁操作可以并发。

加锁对象数据结构，通过对field1->field5赋值标识不同的锁对象，使用locktag_type标识锁对象类型，如relation表级对象、tuple行级对象、事务对象等，对应的代码如下：

    uint32 locktag_field1;      /* 32比特位*/
    uint32 locktag_field2;      /* 32比特位*/
    uint32 locktag_field3;      /* 32比特位*/
    uint32 locktag_field4;      /* 32比特位*/
    uint16 locktag_field5;      /* 32比特位*/
    uint8 locktag_type;          /* 详情见枚举类LockTagType*/
    uint8 locktag_lockmethodid; /* 锁方法类型*/
} LOCKTAG;

typedef enum LockTagType {
    LOCKTAG_RELATION, /* 表关系*/
    /* LOCKTAG_RELATION的ID信息为所属库的OID+表OID；如果库的OID为0表示此表是共享表，其中OID为openGauss内核通用对象标识符 */
    LOCKTAG_RELATION_EXTEND, /* 扩展表的优先权*/
    /* LOCKTAG_RELATION_EXTEND的ID信息 */
    LOCKTAG_PARTITION,          /* 分区*/
    LOCKTAG_PARTITION_SEQUENCE, /* 分区序列*/
    LOCKTAG_PAGE,               /* 表中的页*/
    /* LOCKTAG_PAGE的ID信息为RELATION信息+BlockNumber（页面号）*/
    LOCKTAG_TUPLE, /* 物理元组*/
    /* LOCKTAG_TUPLE的ID信息为PAGE信息+OffsetNumber（页面上的偏移量） */
    LOCKTAG_TRANSACTION, /* 事务ID (为了等待相应的事务结束) */
    /* LOCKTAG_TRANSACTION的ID信息为事务ID号 */
    LOCKTAG_VIRTUALTRANSACTION, /* 虚拟事务ID */
    /* LOCKTAG_VIRTUALTRANSACTION的ID信息为它的虚拟事务ID号 */
    LOCKTAG_OBJECT, /* 非表关系的数据库对象 */
    /* LOCKTAG_OBJECT的ID信息为数据OID+类OID+对象OID+子ID */
    LOCKTAG_CSTORE_FREESPACE, /* 列存储空闲空间 */
    LOCKTAG_USERLOCK, /* 预留给用户锁的锁对象 */
    LOCKTAG_ADVISORY, /* 用户顾问锁 */
    LOCK_EVENT_NUM
} LockTagType;

常规锁LOCK结构，tag是常规锁对象的唯一标识，procLocks是将该锁所有的持有、等待线程串联起来的结构体指针。对应的代码如下：

    /* 哈希键 */
    LOCKTAG tag; /* 锁对象的唯一标识 */

    /* 数据 */
    LOCKMASK grantMask;           /* 已经获取锁对象的位掩码 */
    LOCKMASK waitMask;            /* 等待锁对象的位掩码 */
    SHM_QUEUE procLocks;          /* 与锁关联的PROCLOCK对象链表 */
    PROC_QUEUE waitProcs;         /* 等待锁的PGPROC对象链表 */
    int requested[MAX_LOCKMODES]; /* 请求锁的计数 */
    int nRequested;               /* requested数组总数 */
    int granted[MAX_LOCKMODES];   /* 已获取锁的计数 */
    int nGranted;                 /* granted数组总数 */
} LOCK;

PROCLOCK结构，主要是将同一锁对象等待和持有者的线程信息串联起来的结构体。对应的代码如下：

    /* 标识 */
    PROCLOCKTAG tag; /* proclock对象的唯一标识 */

    /* 数据 */
    LOCKMASK holdMask;    /* 已获取锁类型的位掩码 */
    LOCKMASK releaseMask; /* 预释放锁类型的位掩码 */
    SHM_QUEUE lockLink;   /* 指向锁对象链表的指针 */
    SHM_QUEUE procLink;   /* 指向PGPROC链表的指针 */
} PROCLOCK;

t_thrd.proc结构体里waitLock字段记录了该线程等待的锁，该结构体中procLocks字段将所有跟该锁有关的持有者和等着串起来，其队列关系如图5-16所示。

图5-16 t_thrd.proc结构体队列关系图

常规锁的主要函数如下。
（1） LockAcquire：对锁对象加锁。
（2） LockRelease：对锁对象释放锁。
（3 ）LockReleaseAll：释放所有锁资源。