OpenGauss锁机制实现技术浅析.docx

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1、OpenGauss锁机制实现技术浅析数据库锁是一块比较大的内容，为了便于理解，我们准备先讲一些浅显易懂的内容，然后准备一个最简单SQ1在执行过程中的加锁情况来进行演示，希望大家对opengauss/PG数据库内部锁机制有简单地认识。在没有看POStgreSQ1/oPeIIgaUSS的源码之前，如果你是一个程序员，你会设计该怎么实现这个锁机制。100个程序员写实现同样功能的程序，可能会有100个版本。就像全世界最流行的几个关系型数据库，关于锁部分的内部实现机制应该都不一样。因此，唯有剖析其内部源码，才能知道其内涵。因为并发访问所带来的一致性问题,所以引用锁机制来解决。最容易被我们感知的锁对象有行

2、/表等，我们来看一下在PostgreSQ1/opengauss里面哪些锁对象(1ockTag).锁对象的种类有如下图这些，例如表，行，page,事务号锁等等。每一种锁对象有不同的属性,但是它们却用同一个结构体来表示,通过不同的属性来表示不同的锁对象。锁对象的结构体如下:在1OCKTAG结构体中，表示锁对象的类型的字段为IOCktag_type,其他属性用来具体化这个对象，例如表的锁对象的宏定义如下：从上面的定义可以看出，对于表的锁对象，实际上只使用IoCktag结构体中1ocktag_fie1d1,IoCktag_fie1d2,以及IOCktag_type这三个属性变量,其他属性变量被其他类型

3、的锁对象使用。其中1ocktag_fie1d1表示库的oid,IOCktag_fie1d2表示表的OiC1通过这两个属性组合，可以定位到唯一的表。构建一个行锁，则需要更多信息来定位唯一的行，信息如下：还有更多的其他锁对象的定义，在这里不再扩展。锁对象（IoCktag）,是被锁保护的对象，现在我们来看看锁的结构，其中必含有锁对象属性的变量，这样才可以关联到锁保护的对象。锁，我们可以简单类比为某个锁对象的管理员，他需要记录当前有哪些类型的操作已作用在这个对象上，以及哪些类型的操作还在等待中，等待被允许。下图是锁的结构体：刚才提到了哪些类型的操作，也就是操作的类型，通常理解为锁的类型。总共有如下8种

4、类型，分别用数字1-8表示。我们在同时操作同一对象的时候（例如操作同一个表），操作跟操作之间是否有冲突，则需要看锁类型之间是否有冲突，这个是由冲突数组决定的。冲突数组的定义跟赋值如下：前面讲到，锁的类型用1-8数字表示（0表示无锁），冲突数组中的元组序号跟锁类型的编号一一对应：因为0代表无锁，所以冲突数组中的第0个元组的值为0,表示其不跟任何锁冲突；1代表的是ACCeSSShare1oCk锁，冲突数组中的第1个元组的值为（1ACCeSSEXCIUSiVe1oCk）,AccessExc1usive1ock对应数值为8,则表示ACCeSSShare1OCk只跟ACCeSSEXCIUSiVe1oCk

5、冲突。其他类型的锁的冲突关系请见冲突数组各元组对应的值，这里不再一一说明。上面是关于。PengaUss/pg里面关于锁的内容的最简单的说明，下面我们举一个最简单的SQ1的例子，来说明一下，这个SQ1在操作过程中，会对哪些对象加锁，以及加什么类型的锁。示列表中包含一个主键，一个普通索引。表，主键，普通索引的Oid等信息如下图所示：测试SQ1为:updatexcytestsetname=,Xcytesttest,wherename=*asdfa23,我们通过设置断点在1oCkACqUire函数上，来跟踪加锁过程。另外，由于在执行过程中，会对一些系统表进行查询，以获取表的结构等信息，因此会对很多系统

6、表加类型为1的锁（也就是ACCeSSShare1OCk类型），为了简单起见，这些加锁信息不再提及。加锁的先后顺序如下:加锁对象的oid先后为16385-16388-16427,对应的对象为表xcytest,主键XCyteSt_pkey,普通索引xcy_test_name(对应关系请见前面展示的表结构图)，锁的类型为3.即ROWEXC1USiVe1ock,这个名字容易混淆，名字上虽然带着row关键字，但实际上是针对表的加锁类型，跟该类型冲突的类型为：(Share1ock)I(ShareRowExc1usive1ock)I(Exc1usive1ock)(AccessExc1usive1ock)o需

7、要提一点的是，锁跟锁之间是否冲突，是建立在同一对象上的，表锁跟行锁之间，不存在是否冲突的关系，因为它们不是同一对象。接下来，还会再次对表，主键，普通索引加锁，加锁顺序跟类型，跟第一次一模一样。为什么会再次加锁？这是因为SQ1执行是一个步狭较多的过程，执行期间需要多次(至少两次)访问表，所以会多次加锁。再接下来，捕获到下面的加锁信息加锁的1ockmode等于7,也就是Exc1usive1ock,但1ocktag_type为6,参考前面提到的锁对象种类的信息，6对应为1OCKTG,TRNSACTION.并非是行锁，查看调用栈，了解到是在执行assigntransactionid函数的时候加的锁，从字面意义来看，是分配事务id的时候加的锁。再然后，SQ1执行完成了，但并没有对被修改的元组（行）进行加锁。为什么没有对被修改的行加锁？通过进一个挖代码，发现如下逻辑:只有发现行正在被修改的时候，才会调用1。CkTUPIe函数，对行进行加锁，否则不会对被修改的行加锁。为了验证这个结论，我们启动两个会话，对同一行进行修改，先修改的会话先不提交事务，然后第二个会话再次修改该行，就会看到第二个会话的线程会执行IockTup1e函数。-全文完-