GaussDB(DWS)表级锁功能实操与思考

本人原来主要接触TD，表级锁的分类、场景等跟GaussDB(DWS)的锁类型有较大区别。TD的表级锁类型较少，GaussDB(DWS)的锁类型更细分一些。

此处对GaussDB(DWS)各种类型的锁都实操一下，加深学习。

锁类型

下图是各类型锁与互斥的关系

从锁的名称我们能大致将锁分为两类：SHARE锁、EXCLUSIVE锁。

这两类型锁的核心思想是，SHARE是多事务共享的，EXCLUSIVE是单事务独享的。根据不同场景分了一下8种锁类型。同时根据锁的相关性做了分类

ACCESS锁访问相关

• ACCESS SHARE

  SELECT命令在被引用的表上获得一个这种模式的锁，也就是说每当读取表的数据时，都会上一个ACCESS SHARE锁。只与ACCESS EXCLUSIVE锁冲突，也就是说除了DDL语句等，没有别的事务能阻止ACCESS SHARE锁下的读数据动作

  
  

• ACCESS EXCLUSIVE

  ACCESS EXCLUSIVE与所有锁类型冲突，这个模式保证其所有者（事务）是可以访问该表的唯一事务。

  ALTER TABLE，DROP TABLE，TRUNCATE，REINDEX，CLUSTER，VACUUM FULL命令会自动请求这种锁。

  在LOCK TABLE命令没有明确声明需要的锁模式时，它是缺省锁模式。

ACCESS SHARE与ACCESS EXCLUSIVE锁冲突例子：

--SESSION 1 
begin;
--对表locka加上ACCESS EXCLUSIVE锁
lock table  locka in access exclusive mode;
--查询locka的数据
select * from locka;

--SESSION 2 
begin;
--对表locka加上ACCESS SHARE锁，此处会一直等待SESSION 1的ACCESS EXCLUSIVE锁，直到达到死锁超时。此处换成其他类型的锁结果都一样
lock table  locka in access share mode;

ROW行锁

• ROW SHARE

  SELECT FOR UPDATE和SELECT FOR SHARE命令会自动在目标表上请求ROW SHARE锁（且所有被引用但不是FOR SHARE/FOR UPDATE的其他表上，还会自动加上ACCESS SHARE锁）。

  SELECT FOR UPDATE是对行加锁的语句，执行后指定行在其他事务中只能读；而其他行能够正常的增删改查。

表级加ROW SHARE锁后，行级也有锁的例子：

--SESSION 1 
begin;
--select for update语句自动会加上ROW SHARE
select * from locka where col1 = 1 for update;

--SESSION 2 
begin;
--加上 row share lock
lock table locka in row share mode;
--查询session 1中指定行
select * from locka where col1 = 1;
--查询其他行
select * from locka where col1 = 3;
--执行对其他行的DML语句
delete locka where col1 = 3;
--执行session 1中一样的行加锁语句，会等待session 1的事务结束，若执行对该行的增删改，也会发生冲突等待，因为该行已被sesion1加上了排他锁。
select * from locka where col1 = 1 for update;

增删改操作的锁

• ROW EXCLUSIVE

  UPDATE，DELETE，INSERT命令会自动在目标表上请求这个锁（且所有被引用的其他表上还会自动加上的ACCESS SHARE锁）。通常情况下，所有会修改表数据的命令都会请求表的ROW EXCLUSIVE锁。

• SHARE UPDATE EXCLUSIVE

  VACUUM（不带FULL选项），ANALYZE，CREATE INDEX CONCURRENTLY命令会自动请求这样的锁。

  从锁冲突来看，不能够两个事务同时对同一个表进行VACUUM（不带FULL选项），ANALYZE等操作；一个表在进行DML操作时能够进行VACUUM和ANALYZE操作。下面两个例子展示ROW EXCLUSIVE与SHARE UPDATE EXCLUSIVE两种锁的使用

例子1，增删改时能操作VACUUM与ANALIZE：

--SESSION 1 
begin;
--插入操作
insert into locka values (8);

--SESSION 2 在session 1插入数据后
analyze locka;
--vacuum
vacuum locka;
--查询当前locka的锁是否ROW EXCLUSIVE锁
select a.relname,b.mode from pg_class a inner join pg_locks b on a.oid = b.relation where relname = 'locka';

例子2，确认ANALYZE与VACUUM是SHARE UPDATE EXCLUSIVE锁；

--SESSION 1 
begin;
--给表上exclusive锁
lock table locka in exclusive mode;

--SESSION 2 
--因为ANALYZE与VACUUM不能在显示事务中执行，下面就直接执行看，然后在另外的终端看后台的锁类型
analyze locka;
vacuum locka;

--SESSION 3 
--在另外的终端看后台的锁类型
select a.relname,b.mode from pg_class a inner join pg_locks b on a.oid = b.relation where relname = 'locka';

在查看vacuum的锁类型时，发现一个问题，就是vacuum显示的是只有AccessShareLock，并没有ShareUpdateExclusiveLock。同时如果只是ACCESSSHARE锁类型的话，那Exclusive锁是不会与之冲突，说明这里面有问题，不知道是pg_locks上显示的问题还是内部的问题了。

SHARE锁与EXCLUSIVE锁

• SHARE

  SHARE锁之间不冲突、SHARE锁对增删改的ROW EXCLUSIVE冲突。也就是说，两个事务持有SHARE锁，都不能再该事务内增删改，但是如果只有一个事务持有，那该事务是可以增删改的，因为锁冲突起码要有两个事务才行。

  CREATE INDEX（不带CONCURRENTLY选项）语句会自动请求这种锁。

• SHARE ROW EXCLUSIVE

  此锁跟SHARE锁唯一区别是，与同样的锁会冲突，也就是说只能有一个事务能持有该锁，SHARE锁也不能加上。

  任何SQL语句都不会自动请求这个锁模式。

• EXCLUSIVE

  EXCLUSIVE锁顾名思义就是独占了某个表，除了持有ACCESS SHARE锁的事务能访问该表。也就是说，只有对表的读动作可以和持有这个锁模式的事务并发执行。

  任何SQL语句都不会在用户表上自动请求这个锁模式。然而在某些操作的时候，会在某些系统表上请求它。

例子:两事务加上SHARE锁后，不能对表增删改：

--SESSION 1 
begin;
--对表locka加上share锁
lock table lcoka in share mode;
--等session 2上锁后，执行以下查询，预估执行成功
select * from locka;

--SESSION 2 
begin;
--对表locka加上share锁
lock table locka in share mode;
--等session 1上锁后，执行以下查询，预估执行成功
select * from locka;
--执行完session 1后，执行以下插入操作
insert into locka values (2);

--SESSION 3 
--在另外的终端看后台的锁类型
select a.relname,b.mode from pg_class a inner join pg_locks b on a.oid = b.relation where relname = 'locka';

总结

各种SQL操作会自动加持的锁类型，如下表

我们重温一下上面锁冲突图片，并总结一般场景如下：

1、事务A在操作表结构，如ALTER TABLE，DROP TABLE，TRUNCATE，VACUUM FULL时，其他事务要操作该表只能等待该事务结束

2、事务A在建索引时（CREATE INDEX），其他事务没办法进行增删改操作；能两个事务同时给一个表进行建索引操作。

3、事务A在对表进行增删改操作时，能同时在另外的事务中进行VACUUM，ANALYZE操作，互不影响；但具体VACUUM与ANALYZE会因为增删改的改动导致执行结果不理想，因此我认为这两者还是不要并发执行。

4、虽然增删改的锁在表级锁层面不冲突，但操作某些行时，行上会有行级锁。例如事务A删除行1，事务B删除行1，两个事务结束前，必然有一方等待另一方结束。

5、事务A在查询表A，除非表A在进行DDL与VACUUM FULL等加持ACCESS EXCLUSIVE的锁，不然都能查询表A的数据。

与TD数据库锁的比较思考：

TD的表级锁只有4种，ACCESS、READ、WRITE、EXCLUSIVE。是不考虑并发对一个表进行增删改的。

这个我觉得是因为TD绝大部分都是AP的SQL，没有这样的TP场景，这样的4种锁能满足绝大部分的AP场景，所以TD的开发者在考虑锁的问题的时候就将表级锁简化为4种。

GaussDB(DWS)锁类型考虑了TP场景的，像增删改的RowExclusiveLock，是能够并发加持到同一个表的，而TD这4个锁是不能实现这个场景的，TD的增删改默认加的WRITE锁只能一个事务持有。当然了TD里面也有行级锁，但是使用的场景比较少。

总体来说TD的表级锁只适合AP场景，GaussDB(DWS)适合AP与TP场景。

以上是这两天对GaussDB(DWS)的锁的学习，希望能对读者有所帮助。