事务和锁(SQLite)

来源:互联网 发布:知乎账号 编辑:程序博客网 时间:2022/05/27 23:39

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转自:http://www.sqlite.com.cn/MySqlite/4/539.Html

2、    事务(Transaction)

2.1、事务的周期(Transaction Lifecycles)
程序与事务之间有两件事值得注意:
(1)    哪些对象在事务下运行——这直接与API有关。
(2)    事务的生命周期,即什么时候开始,什么时候结束以及它在什么时候开始影响别的连接(这点对于并发性很重要)——这涉及到SQLite的具体实现。
一个连接(connection)可以包含多个(statement),而且每个连接有一个与数据库关联的B-tree和一个pager。Pager在连接中起着很重要的作用,因为它管理事务、锁、内存缓存以及负责崩溃恢复(crash recovery)。当你进行数据库写操作时,记住最重要的一件事:在任何时候,只在一个事务下执行一个连接。这些回答了第一个问题。
一般来说,一个事务的生命和statement差不多,你也可以手动结束它。默认情况下,事务自动提交,当然你也可以通过BEGIN..COMMIT手动提交。接下来就是锁的问题。
锁状态
2.2、锁的状态(Lock States)
锁对于实现并发访问很重要,而对于大型通用的DBMS,锁的实现也十分复杂,而SQLite相对较简单。通常情况下,它的持续时间和事务一致。一个事务开始,它会先加锁,事务结束,释放锁。但是系统在事务没有结束的情况下崩溃,那么下一个访问数据库的连接会处理这种情况。
在SQLite中有5种不同状态的锁,连接(connection)任何时候都处于其中的一个状态。下图显示了相应的状态以及锁的生命周期。

关于这个图有以下几点值得注意:
(1)    一个事务可以在UNLOCKED,RESERVED或EXCLUSIVE三种状态下开始。默认情况下在UNLOCKED时开始。
(2)    白色框中的UNLOCKED, PENDING, SHARED和 RESERVED可以在一个数据库的同一时存在。
(3)    从灰色的PENDING开始,事情就变得严格起来,意味着事务想得到排斥锁(EXCLUSIVE)(注意与白色框中的区别)。
虽然锁有这么多状态,但是从体质上来说,只有两种情况:读事务和写事务。

2.3、读事务(Read Transactions)
我们先来看看SELECT语句执行时锁的状态变化过程,非常简单:一个连接执行select语句,触发一个事务,从UNLOCKED到SHARED,当事务COMMIT时,又回到UNLOCKED,就这么简单。
考虑下面的例子(为了简单,这里用了伪码):
db = open('foods.db')
db.exec('BEGIN')
db.exec('SELECT * FROM episodes')
db.exec('SELECT * FROM episodes')
db.exec('COMMIT')
db.close()


由于显式的使用了BEGIN和COMMIT,两个SELECT命令在一个事务下执行。第一个exec()执行时,connection处于SHARED,然后第二个exec()执行,当事务提交时,connection又从SHARED回到UNLOCKED状态,如下:
UNLOCKED→PENDING→SHARED→UNLOCKED
如果没有BEGIN和COMMIT两行时如下:
UNLOCKED→PENDING→SHARED→UNLOCKED→PENDING→ SHARED→UNLOCKED

2.4、写事务(Write Transactions)
下面我们来考虑写数据库,比如UPDATE。和读事务一样,它也会经历UNLOCKED→PENDING→SHARED,但接下来却是灰色的PENDING,

2.4.1、The Reserved States
当一个连接(connection)向数据库写数据时,从SHARED状态变为RESERVED状态,如果它得到RESERVED锁,也就意味着它已经准备好进行写操作了。即使它没有把修改写入数据库,也可以把修改保存到位于pager中缓存中(page cache)。
当一个连接进入RESERVED状态,pager就开始初始化恢复日志(rollback journal)。在RESERVED状态下,pager管理着三种页面:
(1)    Modified pages:包含被B-树修改的记录,位于page cache中。
(2)    Unmodified pages:包含没有被B-tree修改的记录。
(3)    Journal pages:这是修改页面以前的版本,这些并不存储在page cache中,而是在B-tree修改页面之前写入日志。
Page cache非常重要,正是因为它的存在,一个处于RESERVED状态的连接可以真正的开始工作,而不会干扰其它的(读)连接。所以,SQLite可以高效的处理在同一时刻的多个读连接和一个写连接。

2.4.2 、The Pending States
当一个连接完成修改,就真正开始提交事务,执行该过程的pager进入EXCLUSIVE状态。从RESERVED状态,pager试着获取 PENDING锁,一旦得到,就独占它,不允许任何其它连接获得PENDING锁(PENDING is a gateway lock)。既然写操作持有PENDING锁,其它任何连接都不能从UNLOCKED状态进入SHARED状态,即没有任何连接可以进入数据(no new readers, no new writers)。只有那些已经处于SHARED状态的连接可以继续工作。而处于PENDING状态的Writer会一直等到所有这些连接释放它们的锁,然后对数据库加EXCUSIVE锁,进入EXCLUSIVE状态,独占数据库(讨论到这里,对SQLite的加锁机制应该比较清晰了)。


2.4.3、The Exclusive State
在EXCLUSIVE状态下,主要的工作是把修改的页面从page cache写入数据库文件,这是真正进行写操作的地方。
在pager写入modified pages之前,它还得先做一件事:写日志。它检查是否所有的日志都写入了磁盘,而这些通常位于操作的缓冲区中,所以pager得告诉OS把所有的文件写入磁盘,这是由程序synchronous(通过调用OS的相应的API实现)完成的。
日志是数据库进行恢复的惟一方法,所以日志对于DBMS非常重要。如果日志页面没有完全写入磁盘而发生崩溃,数据库就不能恢复到它原来的状态,此时数据库就处于不一致状态。日志写入完成后,pager就把所有的modified pages写入数据库文件。接下来就取决于事务提交的模式,如果是自动提交,那么pager清理日志,page cache,然后由EXCLUSIVE进入UNLOCKED。如果是手动提交,那么pager继续持有EXCLUSIVE锁和保存日志,直到COMMIT 或者ROLLBACK。

总之,从性能方面来说,进程占有排斥锁的时间应该尽可能的短,所以DBMS通常都是在真正写文件时才会占有排斥锁,这样能大大提高并发性能。



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