DB2數據庫中的鎖和併發性控制ZT


隨着網絡的不斷髮展, 現今的應用系統一般都需要相對較強的多用戶同時訪問的能力。作爲應用系統基礎的數據庫產品對多用戶能力的支持也就越發重要。IBM DB2 UDB作爲當今較爲流行的數據庫產品也在不斷的改進其併發處理能力。現在的DB2 UDB系統中, 主要通過鎖和隔離級別這兩個主要的工具來控制併發連接,維護數據庫中的數據在高併發的環境下的安全。
我們在這裏將簡要的闡述一下鎖和隔離級別。
鎖:
DB2 UDB中, 鎖的主要作用對象是表和行, 其他如表空間和索引也是鎖的對象, 但是因爲其多爲系統控制, 管理員和用戶使用較少,在這裏就不涉及了。
對於行級鎖和表級鎖, 它們的區別不言而喻, 主要是鎖的對象不同。 當然鎖對象的不同連帶也會影響DB2的併發能力。
DB2中的表級鎖主要有以下幾種:
1. IS鎖: 此鎖作用於整個表,表示擁有此鎖的應用連接要讀取表中的某些數據, 但是在此應用連接讀取具體的數據時, 還必須獲得該行的行級鎖;
2. IX鎖: 此鎖作用於整個表,表示擁有此鎖的應用連接需要獨佔使用表中的某些數據, 但是在此應用連接獨佔使用具體的數據時, 還必須獲得該行上相應的行級鎖;
3. SIX鎖: 此鎖是鎖轉換的產物,表示應用連接擁有S和IX鎖的特性;
4. S鎖: 此鎖作用於整個表, 擁有此鎖的應用連接可以讀取表中的任何紀錄;
5. U鎖: 此鎖作用於整個表, 擁有此鎖的應用連接可以讀取表中的任何紀錄,也可以更新表中的紀錄, 但是更新時需要再獲得X鎖;此鎖主要在“select … with update”語句建立的可更新遊標中起作用, 其他的應用可以讀取表中的紀錄, 但是不能更新它;
6. X鎖: 此鎖作用於整個表, 擁有此鎖的應用連接獨佔的使用表中的任何紀錄;可以進行更新或其他操作;
7. Z鎖: 此鎖作用於整個表, 也稱超級獨佔鎖,主要是在象修改表的定義、 刪除表這一類的語句中會使用。 擁有此鎖的應用連接對該表有完全的控制權。 其他的任何應用不能讀取或更新表中的任何紀錄。
DB2數據庫中的鎖和併發性控制


在這裏我們主要要看一下 IS/IX/SIX這三個鎖。在這三個鎖中IS/IX本身並不具備使得應用連接可以讀取或更新紀錄的能力,應用連接要讀取和更新紀錄時, 需要再得到相應的行級鎖; 反之亦然,任何應用要獲得行級鎖操作數據記錄之前, 也必須獲得某個相應的表級鎖。 SIX鎖也是類似的情況。這就是爲什麼在很多情況下我們使用的是行級鎖,但是用快照(SNAPSHOT)等工具卻能夠看到有表級鎖存在的原因。
那麼DB2中又有哪些行級鎖呢? 讓我們來看下面的這張圖:


此圖中列出了DB2中包含的行級鎖。 表中的第三列指出, 要獲得此行級鎖之前, 需要預先獲得的表級鎖, 這裏列出的是最低要求。
這六個行級鎖的主要功能如下:
1. S鎖:此行級鎖的擁有者可以讀取該行的信息;
2. U鎖:此行級鎖的擁有者可以讀取該行的信息,如果要更新該行,則仍然需要一個行級的X鎖;其他的應用只能讀取該行的信息;此鎖主要是用於FOR UPDATE的遊標。
3. X鎖:此行級鎖的擁有者可以更新該行的紀錄,其他的應用不能連接此行的信息;
4. W鎖:此鎖和X鎖類似,不同之處是此鎖和NW鎖兼容;
5. NS鎖:類似於S鎖,用於Next Key;
6. NW鎖:類似於W鎖,用於Next Key;

在DB2 數據庫中, 是通過行級鎖和表級鎖協調作用來提供較好的併發性, 同時保證數據庫中數據的安全。在DB2中缺省情況下使用行級鎖(當然需要IS/IX鎖配合),只有當出現鎖資源不足, 或者是用命令指定使用表級鎖的情況下,纔會在應用連接中使用表級鎖。 對鎖資源分配有興趣的讀者可以參考DB2的管理手冊,查找其中關於locklist和maxlocks參數的論述。對於用命令指定表級鎖的情況, 可以參考DB2的命令手冊中的lock table命令,此命令用於直接鎖表。
隔離級別:
下面讓我們來看一下隔離級別。 隔離級別主要用於控制在DB2根據應用提交的SQL語句向DB2數據庫中的相應對象加鎖時, 會鎖住哪些紀錄, 也就是鎖定的範圍。 隔離級別的不同, 鎖定的紀錄的範圍可能會有很大的差別。
隔離級別分爲RR/RS/CS/UR這四個級別。 下面讓我們來逐一論述:
1. RR隔離級別: 在此隔離級別下, DB2會鎖住所有相關的紀錄。 在一個SQL語句執行期間, 所有執行此語句掃描過的紀錄都會被加上相應的鎖。具體的鎖的類型還是由操作的類型來決定, 如果是讀取,則加共享鎖; 如果是更新, 則加獨佔鎖。由於會鎖定所有爲獲得SQL語句的結果而掃描的紀錄, 所以鎖的數量可能會很龐大, 這個時候,索引的增加可能會對SQL語句的執行有很大的影響,因爲索引會影響SQL語句掃描的紀錄數量。
2. RS隔離級別:此隔離級別的要求比RR隔離級別稍弱,此隔離級別下會鎖定所有符合條件的紀錄。 不論是讀取, 還是更新, 如果SQL語句中包含查詢條件,則會對所有符合條件的紀錄加相應的鎖。 如果沒有條件語句, 也就是對錶中的所有記錄進行處理,則會對所有的紀錄加鎖。
3. CS隔離級別: 此隔離級別僅鎖住當前處理的紀錄。
4. UR隔離級別:此隔離級別下,如果是讀取操作,不會出現任何的行級鎖。對於非只讀的操作,它的鎖處理和CS相同。
在這四種隔離級別中, CS是缺省值。 這四種隔離級別均可以保證DB2數據庫在併發的環境下不會有數據丟失的情況發生。要注意的是如果對紀錄進行了修改,需要在相應的紀錄上加獨佔類型的鎖, 這些獨佔類型的鎖直到交易結束時纔會被釋放,這一點在四種隔離級別下都是相同的。
到這裏, 我們已經對DB2中的表鎖, 行鎖, 隔離級別進行了論述。 DB2數據庫的併發控制主要是通過這些機制。 理解了這些概念,我們就可以在使用DB2數據庫時根據系統的實際需要來設計鎖模式和隔離級別,來實現我們的系統要求, 在保障數據安全的前提下, 提供較好的併發性。
如果還需要了解更多的相關DB2數據庫的併發控制, 鎖, 和隔離級別的相關信息, 可以參考以下的文檔說明:
1. DB2 Command Reference
2. DB2 Administrator Reference



 
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