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PgSQL · 原理介绍 · PostgreSQL行锁实现

PostgreSQL中文社区 2021-06-02
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锁是数据库很重要的机制，PostgreSQL支持表锁，行锁，了解PostgreSQL行锁机制有助于我们在应用中分析和解决行锁的问题。

锁模式

当前PG支持4种行锁模式: FOR KEY SHARE, FOR SHARE, FOR NO KEY UPDATE, FOR UPDATE，我们常见的delete场景获取的均为FOR UPDATE锁，而update场景会获取FOR NO KEY UPDATE或者FOR UPDATE，要看有没有唯一索引了。下面表格记录了4种锁模式的兼容情况。

加锁流程

  • 首先加事务Exclusive锁 行锁等到事务提交才会释放，其他事物如果等待这个行锁，必须等待这个事务锁释放。以Update为例，首先分配一个事务xid，这个时候会对事务xid加锁，AssignTransactionId->AssignTransactionId->LockAcquire，这个锁是个内存锁
  • 判断是否需要锁等待 如果一个tuple被修改或者删除后，会记录xmax和t_infomask，ExecUpdate->heap_update->HeapTupleSatisfiesUpdate会返回tuple状态，只有当前Tuple上的Xmax或者MultiXactId还在活跃事务列表，会进行锁等待
  • 加tuple锁 tuple锁可以保证多个修改事务加锁的顺序问题，原则是先来先拿锁，修改完tuple后，tuple锁会立即释放，而事务锁不会释放。假设有3个事务，A、B、C依次对同一行修改，均未提交，这个时候，A处于idle in transaction状态，B持有tuple锁但是等待A的事务锁，C等待B持有的tupe锁。调用函数为ExecUpdate->heap_update->heap_acquire_tuplock
  • 等待Xmax事务Share锁 等待事务锁之前，需要释放page锁，这样不会阻塞当前page上其他tuple的访问。调用函数ExecUpdate->heap_update->XactLockTableWait，其他事务commit或者abort后，等待事务会被唤醒，这个时候需要重新检查tuple上的xmax是否发生变化，如果发生变化，需要等待新的xmax事务提交。

MultiXact

对于FOR UPDATE和FOR NO KEY UPDATE锁，可以方便通过Tuple上的xmax判断谁持有锁，而对于FOR SHARE和FOR KEY SHARE，一个Tuple上面可能会被多个事务加锁，Tuple上动态维护这些事务代价很高，为了便于维护这些事务状态，PG引入了MultiXact机制，把多事务记录到独立buffer和文件中，如图所示。当触发多事务机制时，会生成一个新的MultiXactId，把当前Tuple对应的所有锁成员放在MultiXactMemberPage中，并把新的MultiXactId保存在xmax中。

总结

PostgreSQL行锁相对于Oracle和MySQL的实现还是有区别的，Oracle记录在ITL中，但是不支持select for share，MySQL记录在bitmap中，但是当更新特别多的时候，产生大量的行锁，bitmap会占用大量内存。




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