数据库系统原理: 封锁 (封锁粒度、封锁类型、封锁协议)

今天药忘吃喽~ 2022-02-28 05:50 267阅读 0赞

# 封锁 #

## 封锁粒度 ##

MySQL 中提供了两种封锁粒度：**行级锁**以及**表级锁。**

应该尽量只锁定需要修改的那部分数据，而不是所有的资源。锁定的数据量越少，发生锁争用的可能就越小，系统的并发程度就越高。

但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。因此封锁粒度越小，系统开销就越大。

在选择封锁粒度时，需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。

![1a851e90-0d5c-4d4f-ac54-34c20ecfb903.jpg][]

## 封锁类型 ##

### 1.读写锁 ###

*  排它锁（Exclusive），简写为 X 锁，又称**写锁**。
 *  共享锁（Shared），简写为 S 锁，又称**读锁**。

有以下两个规定：

*  一个事务对数据对象 A 加了 X 锁，就可以对 A 进行读取和更新。加锁期间其它事务不能对 A 加任何锁。
 *  一个事务对数据对象 A 加了 S 锁，可以对 A 进行读取操作，但是不能进行更新操作。加锁期间其它事务能对 A 加 S 锁，但是不能加 X 锁。

锁的兼容关系如下：

### 2.意向锁 ###

使用意向锁（Intention Locks）可以更容易地支持多粒度封锁。

在存在行级锁和表级锁的情况下，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任意一行加了锁，那么就需要对表 A 的每一行都检测一次，这是非常耗时的。

意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，IX/IS 都是表锁，用来表示一个事务**想要**在表中的某个数据行上加 X 锁或 S 锁。有以下两个规定：

*  一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁；
 *  一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得表的 IX 锁。

通过引入意向锁，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁，如果加了就表示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁，因此事务 T 加 X 锁失败。

各种锁的兼容关系如下：

解释如下：

*  **任意 IS/IX 锁之间都是兼容的，因为它们只是表示想要对表加锁，而不是真正加锁；**
 *  S 锁只与 S 锁和 IS 锁兼容，也就是说事务 T 想要对数据行加 S 锁，其它事务可以已经获得对表或者表中的行的 S 锁。

## 封锁协议 ##

### 1.三级封锁协议 ###

**一级封锁协议**

事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁，直到 T 结束才释放锁。

可以解决**丢失修改**问题，因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改，那么事务的修改就不会被覆盖。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>T1</th> 
   <th>T2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>lock-x(A)</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>read A=20</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>lock-x(A)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>wait</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>write A=19</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>commit</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock-x(A)</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>obtain</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>read A=19</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>write A=21</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>commit</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>unlock-x(A)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**二级封锁协议**

在一级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁**，读取完**马上释放 S 锁。

可以解决**读脏数据**问题，因为如果一个事务在对数据 A 进行修改，根据 1 级封锁协议，会加 X 锁，那么就不能再加 S 锁了，也就是不会读入数据。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>T1</th> 
   <th>T2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>lock-x(A)</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>read A=20</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>write A=19</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>lock-s(A)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>wait</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>rollback</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>A=20</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock-x(A)</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>obtain</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>read A=20</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>unlock-s(A)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>commit</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**三级封锁协议**

在二级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁，**直到事务结束了**才能释放 S 锁。

可以解决**不可重复读**的问题，因为读 A 时，其它事务不能对 A 加 X 锁，从而避免了在读的期间数据发生改变。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>T1</th> 
   <th>T2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>lock-s(A)</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>read A=20</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>lock-x(A)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>wait</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>read A=20</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>commit</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock-s(A)</td> 
   <td>.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>obtain</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>read A=20</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>write A=19</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>commit</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>unlock-X(A)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.两段锁协议 ###

加锁和解锁分为两个阶段进行。

可串行化调度是指，通过并发控制，使得并发执行的事务结果与某个串行执行的事务结果相同。

事务遵循两段锁协议是保证可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议，它是可串行化调度。

lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B)

但不是必要条件，例如以下操作不满足两段锁协议，但是它还是可串行化调度。

lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C)

[1a851e90-0d5c-4d4f-ac54-34c20ecfb903.jpg]: https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/1a851e90-0d5c-4d4f-ac54-34c20ecfb903.jpg