DB2锁介绍[转]

上一篇 / 下一篇 2007-11-08 00:00:00 / 个人分类：db2

1 DB2 多粒度封锁机制介绍
1.1 锁的对象
DB2支持对表空间、表、行和索引加锁（大型机上的数据库还可以支持对数据页加锁）来保证数据库的并发完整性。不过在考虑用户应用程序的并发性的问题上，通常并不检查用于表空间和索引的锁。该类问题分析的焦点在于表锁和行锁。
1.2 锁的策略
DB2可以只对表进行加锁，也可以对表和表中的行进行加锁。如果只对表进行加锁，则表中所有的行都受到同等程度的影响。如果加锁的范围针对于表及下属的行，则在对表加锁后，相应的数据行上还要加锁。究竟应用程序是对表加行锁还是同时加表锁和行锁，是由应用程序执行的命令和系统的隔离级别确定。
1.2.1 DB2表锁的模式
DB2在表一级加锁可以使用以下加锁方式：
名称缩写全名描述
IN 无意图锁（Intenet None）
不需要行锁该锁的拥有者可以读表中的任何数据，包括其他事务尚未提交的数据，但不能对表中的数据进行更改。
IS 意图共享锁（Intent Share）需要行锁配合该锁的拥有者在拥有相应行的上的S锁时可以读取该行的数据。但不能对表中的数据进行更改。
IX 意图排它锁(Intent eXclusive)需要行锁配合该锁的拥有者在拥有相应行的X锁时可以更改该行的数据。
SIX 共享携意图排它锁
(Share with Intent exclusive）需要行锁配合锁的拥有者可以读表中的任何数据，如果在相应的行上能够获得X锁，则可以修改该行。SIX锁的获得比较特殊，它是在应用程序已经拥有IX锁的情况下请求S锁或者是在应用程序已经拥有S锁的情况下请求IX锁时生成的。
S 共享锁（Share）不需要行锁配合锁的拥有者可以读表中的任何数据，如果表上被加上S锁，该表中的数据就只能被读取，不能被改变。
U 更新锁（Update）
不需要行锁配合锁的拥有者可以读表中的任何数据，如果在升级到X锁之后，可以更改表中的任何数据。该锁是处于等待对数据进行更改的一种中间状态。
X 排它锁
（eXclusive）
不需要行锁配合锁的拥有者可以读取或更改表中的任何数据。如果对表加上X锁，除了未提交读程序，其他应用程序都不能对该表进行存取。
Z 超级排它锁
（Super Exclusive）
不需要行锁配合该锁不是通过应用程序中的DML语言来生成的。一般是通过对表进行删除（Drop）和转换(Alter)操作或创建和删除索引而获得的。如果对表上加上Z锁，其他应用程序，包括未提交读程序都不能对该表进行存取。
表三：DB2数据库表锁的模式
下面对几种表锁的模式进一步加以阐述：
IS、IX、SIX方式用于表一级并需要行锁配合，他们可以阻止其他应用程序对该表加上排它锁。
 如果一个应用程序获得某表的IS锁，该应用程序可获得某一行上的S锁，用于只读操作，同时其他应用程序也可以读取该行，或是对表中的其他行进行更改。
 如果一个应用程序获得某表的IX锁，该应用程序可获得某一行上的X锁，用于更改操作，同时其他应用程序可以读取或更改表中的其他行。
 如果一个应用程序获得某表的SIX锁，该应用程序可以获得某一行上的X锁，用于更改操作，同时其他应用程序只能对表中其他行进行只读操作。
S、U、X和Z方式用于表一级，但并不需要行锁配合，是比较严格的表加锁策略。
 如果一个应用程序得到某表的S锁。该应用程序可以读表中的任何数据。同时它允许其他应用程序获得该表上的只读请求锁。如果有应用程序需要更改读该表上的数据，必须等S锁被释放。
 如果一个应用程序得到某表的U锁，该应用程序可以读表中的任何数据，并最终可以通过获得表上的X锁来得到对表中任何数据的修改权。其他应用程序只能读取该表中的数据。U锁与S锁的区别主要在于更改的意图上。U锁的设计主要是为了避免两个应用程序在拥有S锁的情况下同时申请X锁而造成死锁的。
 如果一个应用程序得到某表上的X锁，该应用程序可以读或修改表中的任何数据。其他应用程序不能对该表进行读或者更改操作。
 如果一个应用程序得到某表上的Z锁，该应用程序可以读或修改表中的任何数据。其他应用程序，包括未提交读程序都不能对该表进行读或者更改操作。
IN锁用于表上以允许未提交读这一概念。
1.2.2 DB2行锁的模式
除了表锁之外，DB2还支持以下几种方式的行锁。
名称缩写全名需要表锁的最低级别描述
S 共享锁
（Share） IS 该行正在被某个应用程序读取，其他应用程序只能对该行进行读操作。
U 更改锁
(Update) IX 某个应用程序正在读该行并有可能更改该行，其他应用程序只能读该行。
X 排它锁
(eXclusive) IX 该行正在被某个应用程序更改，其他应用程序不能访问该行。
W 弱排它锁
(Weak eXclusive) IX 当一行数据被插入表中的时候，该行上会被加上W锁。锁的拥有者能够更改该行，该锁基本与X锁相同，除了它与NW锁兼容。
NS 下一键共享锁
(Next Key Share) IS 锁的拥有者和其他程序都可以读该行，但不能对该行进行更改。当应用程序处于RS或CS隔离级下，该锁用来替代S锁。
NX 下一键排它锁
(Next Key eXclusive) IX 当一行数据被插入到索引中或从索引中被删除的时候，该行的下一行上会被加上该锁。锁的拥有者可以读，但不能更改锁定行。该锁与X锁类似，只是与NS锁兼容。
NW 下一键弱排它锁
(Next Key Weak eXclusive) IX 当一行被插入到索引中的时候，该行的下一行会被加上该锁。锁的拥有者可以读但不能更改锁定行。该锁与X和NX锁类似，只是与W和NS锁兼容。
表四：DB2数据库行锁的模式
DB2锁的兼容性

锁A的模式锁B的模式
IN IS S IX SIX U X Z
IN Y Y Y Y Y Y Y N
IS Y Y Y Y Y Y N N
S Y Y Y N N Y N N
IX Y Y N Y N N N N
SIX Y Y N N N N N N
U Y Y Y N N N N N
X Y N N N N N N N
Z N N N N N N N N
表五：DB2数据库表锁的相容矩阵
锁A的模式锁B的模式
S U X W NS NX NW
S Y Y N N Y N N
U Y N N N Y N N
X N N N N N N N
W N N N N N N Y
NS Y Y N N Y Y Y
NX N N N N Y N N
NW N N N Y Y N N
表六：DB2数据库行锁的相容矩阵
下表是笔者总结了DB2中各SQL语句产生表锁的情况（假设缺省的隔离级别为CS）：
SQL语句行锁
模式表锁
模式允许的锁模式
Select * from table_name for read only with rr.. 无 S IN,IS,S,U
Select * from table_name for read only with rs.. NS IS IN,IS,S,SIX,U
Select * from table_name for read only with cs.. 无无
Select * from table_name for read only with ur.. 无无
Select * from table_name for update with rr 无 U IN,IS,S
Select * from table_name for update with rs U IX IN,IS,IX
Select * from table_name for update with cs U IX IN,IS,IX
Select * from table_name for update with ur U IX IN,IS,IX
Insert into table_name…… W IX IN,IS,IX
Update table_name…… X IX IN,IS,IX
Delete from table_name…… X IX IN,IS,IX
lock table table_name in share mode 无 S IN,IS,S,U
lock table table_name in exclusive mode 无 X IN
Alter table t1 add column id int Z
Drop table t1 X Z
Create table t1(id int) Z
注：alter，create，drop会在syscolumns,systables,systablespaces,sysuserath等数据字典系统表中加行级锁。
1.3 DB2锁的升级
每个锁在内存中都需要一定的内存空间，为了减少锁需要的内存开销，DB2提供了锁升级的功能。锁升级是通过对表加上非意图性的表锁，同时释放行锁来减少锁的数目，从而达到减少锁需要的内存开销的目的。锁升级是由数据库管理器自动完成的，有两个数据库的配置参数直接影响锁升级的处理：
locklist—在一个数据库全局内存中用于锁存储的内存。单位为页（4K）。
maxlocks—一个应用程序允许得到的锁占用的内存所占locklist大小的百分比。
锁升级会在这两种情况下被触发：
 某个应用程序请求的锁所占用的内存空间超出了maxlocks与locklist的乘积大小。这时，数据库管理器将试图通过为提出锁请求的应用程序申请表锁，并释放行锁来节省空间。
 在一个数据库中已被加上的全部锁所占的内存空间超出了locklist定义的大小。这时，数据库管理器也将试图通过为提出锁请求的应用程序申请表锁，并释放行锁来节省空间。
锁升级是有可能会失败的，比如，现在一个应用程序已经在一个表上加有IX锁，表中的某些行上加有X锁，另一个应用程序又来请求表上的IS锁，以及很多行上的S锁，由于申请的锁数目过多引起锁的升级。数据库管理器试图为该应用程序申请表上的S锁来减少所需要的锁的数目，但S锁与表上原有的IX锁冲突，锁升级不能成功。
如果锁升级失败，引起锁升级的应用程序将接到一个-912的SQLCODE。