印刻数据库

外观

DB2 事务与锁机制 ​

事务概述 ​

事务是数据库操作的基本单位，它将多个数据库操作组合成一个逻辑单元，要么全部成功执行，要么全部失败回滚。DB2严格遵循ACID特性：

  • 原子性（Atomicity）：事务要么全部执行，要么全部不执行
  • 一致性（Consistency）：事务执行前后数据库状态保持一致
  • 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时互不干扰
  • 持久性（Durability）：事务提交后，修改永久保存到数据库

事务控制语句 ​

1. 开始事务 ​

在DB2中，事务默认自动开始，也可以显式开始：

sql
-- 显式开始事务
START TRANSACTION;

-- 或者使用BEGIN原子块
BEGIN ATOMIC
  -- 事务操作
END;

2. 提交事务 ​

提交事务将所有修改永久保存到数据库：

sql
-- 提交事务
COMMIT;

-- 提交并释放锁
COMMIT RELEASE;

3. 回滚事务 ​

回滚事务将撤销所有未提交的修改：

sql
-- 回滚事务
ROLLBACK;

-- 回滚到保存点
ROLLBACK TO SAVEPOINT <savepoint_name>;

4. 保存点 ​

保存点允许在事务中设置标记点，以便部分回滚：

sql
-- 设置保存点
SAVEPOINT <savepoint_name>;

-- 回滚到保存点
ROLLBACK TO SAVEPOINT <savepoint_name>;

-- 释放保存点
RELEASE SAVEPOINT <savepoint_name>;

锁机制 ​

1. 锁类型 ​

DB2使用多种类型的锁来控制并发访问：

锁类型描述适用对象
共享锁（S）允许读取但不允许修改表、行、页
排他锁（X）不允许其他事务读取或修改表、行、页
更新锁（U）用于更新操作的中间状态行、页
意向共享锁（IS）表示对下层对象持有共享锁的意向表
意向排他锁（IX）表示对下层对象持有排他锁的意向表
共享意向排他锁（SIX）表示对表持有共享锁，对下层对象持有排他锁的意向表

2. 锁粒度 ​

DB2支持多种锁粒度，从行级到表级：

  • 行级锁：最细粒度的锁，允许多个事务同时访问同一表的不同行
  • 页级锁：对数据页或索引页加锁，适合批量操作
  • 表级锁：对整个表加锁，适合大规模数据操作

3. 锁升级 ​

当锁数量达到一定阈值时，DB2会将多个细粒度锁升级为粗粒度锁，以减少锁管理开销：

sql
-- 查看锁升级配置
db2 get db cfg for <database_name> | grep -i lock

-- 修改锁升级阈值
db2 update db cfg for <database_name> using locklist <value>
db2 update db cfg for <database_name> using maxlocks <percentage>

事务隔离级别 ​

DB2支持四种事务隔离级别，用于控制并发事务之间的可见性：

1. 未提交读（Uncommitted Read） ​

  • 允许事务读取其他事务未提交的修改
  • 可能导致脏读、不可重复读和幻读
  • 隔离级别最低，并发性能最高
sql
-- 设置未提交读隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL UNCOMMITTED READ;

2. 游标稳定性（Cursor Stability） ​

  • 保证正在读取的行被锁定
  • 防止脏读，但可能导致不可重复读和幻读
  • DB2默认的隔离级别
sql
-- 设置游标稳定性隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL CURSOR STABILITY;

3. 读稳定性（Read Stability） ​

  • 保证事务期间读取的所有行被锁定
  • 防止脏读和不可重复读，但可能导致幻读
sql
-- 设置读稳定性隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ STABILITY;

4. 可重复读（Repeatable Read） ​

  • 保证事务期间读取的所有数据被锁定
  • 防止脏读、不可重复读和幻读
  • 隔离级别最高，并发性能最低
sql
-- 设置可重复读隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

锁监控与管理 ​

1. 查看锁信息 ​

sql
-- 查看当前锁信息
db2 get snapshot for locks on <database_name>

-- 使用db2pd查看锁
db2pd -db <database_name> -locks

-- 查看应用程序持有的锁
db2pd -db <database_name> -applications -locks

2. 查看死锁 ​

sql
-- 查看死锁信息
db2 get snapshot for database on <database_name> | grep -i deadlock

-- 查看死锁历史
db2pd -db <database_name> -deadlock

-- 启用死锁监控
db2 update dbm cfg using dft_mon_lock on

3. 配置锁超时 ​

sql
-- 查看锁超时配置
db2 get db cfg for <database_name> | grep -i locktimeout

-- 修改锁超时时间（秒）
db2 update db cfg for <database_name> using locktimeout 30

并发控制策略 ​

1. 乐观并发控制 ​

乐观并发控制假设冲突很少发生，只在提交时检查冲突：

sql
-- 使用乐观并发控制
SELECT * FROM <table_name> WHERE id = ? FOR UPDATE OPTIMISTIC;

2. 悲观并发控制 ​

悲观并发控制假设冲突经常发生，在读取时就加锁：

sql
-- 使用悲观并发控制
SELECT * FROM <table_name> WHERE id = ? FOR UPDATE;

3. 行版本控制 ​

DB2使用行版本控制来提高并发性能：

  • 为每行数据维护多个版本
  • 读取操作不需要加锁，只读取快照数据
  • 写入操作只需要锁定当前版本

锁机制最佳实践 ​

1. 选择合适的隔离级别 ​

  • 大多数应用使用默认的游标稳定性（CS）隔离级别
  • 只在必要时使用更高的隔离级别
  • 考虑使用未提交读（UR）提高只读查询性能

2. 优化锁粒度 ​

  • 使用行级锁提高并发性能
  • 避免长时间持有锁
  • 尽量缩小事务范围
  • 避免在事务中执行非数据库操作

3. 防止死锁 ​

  • 以相同顺序访问数据库对象
  • 避免事务之间的循环依赖
  • 保持事务简短
  • 使用适当的锁超时设置

4. 监控锁使用情况 ​

  • 定期监控锁等待情况
  • 识别锁热点和瓶颈
  • 优化频繁发生锁冲突的查询
  • 考虑使用分区表减少锁竞争

事务日志管理 ​

1. 事务日志配置 ​

sql
-- 查看事务日志配置
db2 get db cfg for <database_name> | grep -i log

-- 修改日志文件大小（4KB页）
db2 update db cfg for <database_name> using logfilsiz 1000

-- 修改主日志文件数量
db2 update db cfg for <database_name> using logprimary 10

-- 修改辅助日志文件数量
db2 update db cfg for <database_name> using logsecond 20

2. 日志模式 ​

DB2支持两种日志模式：

  • 循环日志：日志文件循环使用，不支持前滚恢复
  • 归档日志：日志文件归档保存，支持前滚恢复
sql
-- 启用归档日志模式
db2 update db cfg for <database_name> using logarchmeth1 "DISK:/path/to/archive"

版本差异 ​

版本事务与锁机制特性变化
DB2 9.x引入乐观并发控制
DB2 10.x增强了锁监控和死锁检测
DB2 11.1引入行版本控制增强
DB2 11.5优化了锁管理器性能
Db2 12.x引入智能锁管理和自动优化

常见问题（FAQ） ​

Q1: 如何选择合适的事务隔离级别？ ​

A1: 选择隔离级别应考虑：

  • 应用程序的并发需求
  • 数据一致性要求
  • 性能影响
  • 大多数应用使用游标稳定性（CS）隔离级别

Q2: 什么是死锁？如何避免？ ​

A2: 死锁是指两个或多个事务互相等待对方释放锁的状态。避免方法：

  • 以相同顺序访问数据库对象
  • 保持事务简短
  • 使用适当的锁超时设置
  • 避免在事务中执行复杂操作

Q3: 锁升级会带来什么问题？如何避免？ ​

A3: 锁升级可能导致并发性能下降。避免方法：

  • 增大锁列表大小（locklist）
  • 提高锁升级阈值（maxlocks）
  • 优化查询，减少锁持有时间
  • 考虑使用行级锁提示

Q4: 如何监控和分析锁等待？ ​

A4: 监控方法：

  • 使用db2pd工具查看锁信息
  • 查看锁快照
  • 启用锁监控
  • 分析死锁历史

Q5: 事务日志满了怎么办？ ​

A5: 处理方法：

  • 增大日志文件大小或数量
  • 启用归档日志模式
  • 检查是否有长事务
  • 优化事务设计，减少事务长度

Q6: 如何提高事务并发性能？ ​

A6: 提高并发性能的方法：

  • 使用合适的隔离级别
  • 优化锁粒度
  • 保持事务简短
  • 避免长时间持有锁
  • 使用乐观并发控制
  • 优化查询性能

Q7: 什么是脏读、不可重复读和幻读？ ​

A7: 定义如下：

  • 脏读：读取到其他事务未提交的修改
  • 不可重复读：同一事务中多次读取同一数据，结果不一致
  • 幻读：同一事务中多次查询，结果集行数不一致

Q8: 如何配置事务日志？ ​

A8: 配置事务日志的步骤：

  • 选择合适的日志模式（循环或归档）
  • 设置适当的日志文件大小和数量
  • 配置日志归档路径
  • 定期监控日志使用情况

Q9: 如何处理长事务？ ​

A9: 处理长事务的方法：

  • 分割长事务为多个短事务
  • 避免在事务中执行非数据库操作
  • 优化查询性能，减少事务执行时间
  • 考虑使用异步处理

Q10: DB2的默认隔离级别是什么？ ​

A10: DB2的默认隔离级别是游标稳定性（Cursor Stability），它在保证一定一致性的同时提供较好的并发性能，适合大多数应用场景。