DM 事务与锁机制

事务的ACID属性

• 原子性（Atomicity）：事务是一个不可分割的工作单位，事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败回滚
• 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态
• 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行
• 持久性（Durability）：事务一旦提交，其结果应该永久保存到数据库中，即使系统崩溃也不会丢失

事务的状态

事务在其生命周期中会经历以下状态：

• 活动状态（Active）：事务正在执行
• 部分提交状态（Partially Committed）：事务的所有操作已经执行完毕，但结果还没有保存到磁盘
• 提交状态（Committed）：事务已经成功提交，结果已经保存到磁盘
• 失败状态（Failed）：事务执行过程中发生错误，进入失败状态
• 终止状态（Aborted）：事务已经回滚，数据库恢复到事务开始前的状态

事务的控制语句

达梦数据库提供了以下事务控制语句：

• BEGIN：开始一个事务
• COMMIT：提交事务，将事务的修改保存到数据库
• ROLLBACK：回滚事务，撤销事务的所有修改
• SAVEPOINT：在事务中设置保存点，便于部分回滚
• ROLLBACK TO SAVEPOINT：回滚到指定的保存点
• SET TRANSACTION：设置事务的隔离级别

事务隔离级别

事务隔离级别定义了多个并发事务之间的隔离程度，达梦数据库支持以下四个隔离级别：

读未提交（Read Uncommitted）

• 定义：允许事务读取其他事务未提交的数据
• 可能的问题：脏读、不可重复读、幻读
• 适用场景：对数据一致性要求不高，追求最高并发性能的场景

读已提交（Read Committed）

• 定义：允许事务读取其他事务已提交的数据
• 可能的问题：不可重复读、幻读
• 适用场景：大多数OLTP应用，平衡了并发性能和数据一致性

可重复读（Repeatable Read）

• 定义：确保同一事务中多次读取同一数据时，结果一致
• 可能的问题：幻读
• 适用场景：对数据一致性要求较高的场景

序列化（Serializable）

• 定义：确保事务串行执行，避免所有并发问题
• 可能的问题：并发性能最低
• 适用场景：对数据一致性要求极高的场景

隔离级别设置

可以使用以下语句设置事务的隔离级别：

-- 设置全局隔离级别
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

-- 设置会话隔离级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

-- 设置当前事务隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

锁机制

锁机制是数据库并发控制的核心，用于管理多个事务对共享资源的访问。达梦数据库采用了多种锁类型和锁机制，确保事务的隔离性和数据的一致性。

锁的分类

按锁的粒度分类

• 行级锁：锁定单行数据，粒度最小，并发性能最高
• 页级锁：锁定数据页，粒度中等，并发性能适中
• 表级锁：锁定整个表，粒度最大，并发性能最低

按锁的类型分类

• 共享锁（S锁）：用于读操作，多个事务可以同时持有共享锁
• 排他锁（X锁）：用于写操作，只允许一个事务持有排他锁
• 意向共享锁（IS锁）：表级锁，表示事务意图对表中的某些行加共享锁
• 意向排他锁（IX锁）：表级锁，表示事务意图对表中的某些行加排他锁
• 共享意向排他锁（SIX锁）：表级锁，表示事务已经对表加了共享锁，并且意图对表中的某些行加排他锁

按锁的模式分类

• 自动锁：由数据库自动管理，无需用户干预
• 显式锁：由用户通过LOCK TABLE语句显式请求

锁的兼容性

不同类型的锁之间存在兼容性关系，下表显示了各种锁之间的兼容性：

请求锁类型	已持有S锁	已持有X锁	已持有IS锁	已持有IX锁	已持有SIX锁
S锁	兼容	不兼容	兼容	兼容	兼容
X锁	不兼容	不兼容	不兼容	不兼容	不兼容
IS锁	兼容	不兼容	兼容	兼容	兼容
IX锁	兼容	不兼容	兼容	兼容	兼容
SIX锁	兼容	不兼容	兼容	兼容	不兼容

死锁

死锁的定义

死锁是指两个或多个事务互相等待对方释放锁资源，导致所有事务都无法继续执行的情况。

死锁的产生条件

• 互斥条件：资源只能被一个事务持有
• 请求与保持条件：事务已经持有了一些资源，又提出了新的资源请求
• 不剥夺条件：已经分配的资源不能被强制剥夺
• 循环等待条件：多个事务形成了循环等待资源的关系

死锁的检测和处理

达梦数据库采用了以下机制检测和处理死锁：

• 死锁检测：定期检查事务之间的锁等待关系，检测是否存在死锁
• 死锁处理：当检测到死锁时，选择一个代价最小的事务进行回滚，解除死锁

锁的管理

达梦数据库提供了以下视图用于监控和管理锁：

• V$LOCK：查看当前持有和等待的锁
• V$LOCK_HISTORY：查看锁的历史信息
• V$DEADLOCK_HISTORY：查看死锁的历史信息

多版本并发控制（MVCC）

多版本并发控制（MVCC）是一种并发控制机制，通过维护数据的多个版本，允许读事务和写事务并发执行，提高并发性能。

MVCC的原理

• 版本存储：数据库为每行数据维护多个版本，每个版本包含数据值和事务ID
• 读操作：读事务只能看到在事务开始前已经提交的数据版本
• 写操作：写事务创建新的数据版本，不会覆盖旧版本
• 版本清理：定期清理不再需要的旧版本数据

MVCC的优势

• 提高并发性能：读事务和写事务可以并发执行，不需要互相等待
• 避免锁竞争：读事务不需要加锁，减少了锁竞争
• 简化隔离级别实现：更容易实现较高的隔离级别

MVCC与锁的关系

MVCC和锁机制是互补的，共同实现了数据库的并发控制：

• MVCC主要用于实现读操作的并发执行
• 锁机制主要用于实现写操作的并发控制
• 对于写操作，仍然需要使用锁机制来保证数据的一致性

事务日志

事务日志是数据库保证事务持久性的重要机制，记录了数据库的所有修改操作。

重做日志（Redo Log）

• 定义：记录了数据库的所有修改操作，用于崩溃恢复和实例恢复
• 作用：确保事务的持久性，当系统崩溃时，可以通过重做日志恢复未写入磁盘的修改
• 写入机制：事务提交时，会将日志缓冲区的内容刷新到重做日志文件

回滚日志（Undo Log）

• 定义：记录了数据的旧值，用于事务回滚和MVCC
• 作用：
  • 事务回滚时，用于撤销事务的修改
  • 并发查询时，用于读取数据的旧版本
• 管理：回滚日志由回滚段管理，回滚段存储在ROLL表空间中

事务管理最佳实践

事务设计建议

• 保持事务简短：尽量缩短事务的执行时间，减少锁定资源的时间
• 避免长事务：长事务会占用大量系统资源，增加死锁的风险
• 合理设置隔离级别：根据业务需求选择合适的隔离级别，平衡并发性能和数据一致性
• 使用绑定变量：减少SQL解析时间，提高事务执行效率
• 避免在事务中执行不必要的操作：如网络通信、文件I/O等

锁机制最佳实践

• 使用行级锁：尽量使用行级锁，提高并发性能
• 避免锁升级：合理设计索引，避免行级锁升级为表级锁
• 减少锁持有时间：尽量缩短事务的执行时间，减少锁持有时间
• 避免死锁：合理设计事务的执行顺序，避免循环等待
• 使用显式锁时要谨慎：显式锁会增加系统的复杂性和死锁的风险

性能优化建议

• 调整日志缓冲区大小：根据业务需求调整日志缓冲区大小，提高日志写入效率
• 优化回滚段：合理配置回滚段的大小和数量，避免回滚段争用
• 使用批量操作：对于大量数据的操作，使用批量操作可以减少事务数量和日志写入量
• 调整检查点频率：根据业务需求调整检查点频率，平衡性能和恢复时间
• 监控事务性能：定期监控事务的执行时间、锁等待时间等指标，及时发现和解决性能问题

版本差异

DM7 事务与锁机制

• 支持四种事务隔离级别
• 实现了基本的锁机制，包括行级锁、页级锁、表级锁
• 支持MVCC并发控制
• 提供了基本的事务日志机制

DM8 事务与锁机制

• 增强了锁机制，优化了锁的管理和性能
• 改进了MVCC实现，提高了并发性能
• 增强了事务日志机制，提高了日志写入效率
• 增加了更多的监控视图，便于监控事务和锁的状态
• 优化了死锁检测和处理机制

常见问题（FAQ）

Q1: 如何查看当前事务的隔离级别？

A1: 可以使用以下语句查看当前事务的隔离级别：

SELECT @@TRANSACTION_ISOLATION;

Q2: 如何查看当前的锁等待情况？

A2: 可以查询V$LOCK视图查看当前的锁等待情况：

SELECT * FROM V$LOCK WHERE BLOCKED = 1;

Q3: 如何避免死锁？

A3: 避免死锁的方法包括：

• 保持事务简短，减少锁持有时间
• 合理设计事务的执行顺序，避免循环等待
• 合理设置隔离级别
• 使用行级锁，避免表级锁
• 定期监控锁等待情况，及时发现和解决锁争用问题

Q4: 什么是锁升级？

A4: 锁升级是指当事务持有大量行级锁时，数据库将这些行级锁升级为表级锁，以减少锁管理的开销。锁升级会降低并发性能，应尽量避免。

Q5: 如何优化事务性能？

A5: 优化事务性能的方法包括：

• 保持事务简短
• 使用绑定变量
• 合理设置隔离级别
• 优化SQL语句
• 调整日志缓冲区大小
• 优化回滚段配置

Q6: MVCC和锁机制有什么区别？

A6: MVCC和锁机制的主要区别包括：

• MVCC通过维护数据的多个版本实现并发控制，读事务不需要加锁
• 锁机制通过加锁实现并发控制，读事务也需要加锁
• MVCC的并发性能通常比锁机制高
• MVCC更容易实现较高的隔离级别
• MVCC和锁机制是互补的，共同实现了数据库的并发控制