概述

锁机制在 PostgreSQL 里非常重要 ，对于DBA（特别是那些涉及到高并发代码的程序员），需要对锁非常熟悉。特别是某些问题，锁需要被重点关注与检查。大部分情况，这些问题跟死锁或者数据不一致有关系，基本上都是由于对 Postgres 的锁机制不太了解导致的。

3种锁机制

Postgres 有 3 种锁机制：表级锁，行级锁和建议性锁。表级和行级的锁可以是显式的也可以是隐式的。建议性锁一般是显式的。显式的锁由显式的用户请求（通过特殊的查询）获取，隐式的锁是通过标准的 SQL 命令来获取。

除了表级和行级的锁，还有页级共享/排除锁，用于控制对共享缓存池里表页的访问。在一行数据被读取或者更新后，这些锁会立即被释放。应用程序开发者通常不需要关注页级的锁。

表级锁

大多数的表级锁是由内置的 SQL 命令获得的，但也可以通过锁命令来明确获取。可使用的表级锁包括：

• 访问共享（ACCESS SHARE） - SELECT 命令可在查询中引用的表上获得该锁。一般规则是所有的查询中只有读表才获取此锁。
• 行共享（ROW SHARE） - SELECT FOR UPDATE 和 SELECT FOR SHARE 命令可在目标表上获得该锁（以及查询中所有引用的表的访问共享锁）。
• 行独占（ROW EXCLUSIVE） - UPDATE、INSERT 和 DELETE 命令在目标表上获得该锁（以及查询中所有引用的表的访问共享锁）。 一般规则是所有修改表的查询获得该锁。
• 共享更新独占（SHARE UPDATE EXCLUSIVE） - VACUUM（不含FULL），ANALYZE，CREATE INDEX CONCURRENTLY，和一些 ALTER TABLE 的命令获得该锁。
• 共享（SHARE） - CREATE INDEX 命令在查询中引用的表上获得该锁。
• 共享行独占（SHARE ROW EXCLUSIVE） - 不被任何命令隐式获取。
• 排他（EXCLUSIVE） - 这个锁模式在事务获得此锁时只允许读取操作并行。它不能由任何命令隐式获取。
• 访问独占（ACCESS EXCLUSIVE） - ALTER TABLE，DROP TABLE，TRUNCATE，REINDEX，CLUSTER 和 VACUUM FULL 命令在查询中引用的表上获得该锁。此锁模式是 LOCK 命令的默认模式。

重要的是要知道，所有这些锁都是表级锁，即使它们名称里有行（ROW）字。

每个锁模式的最重要的信息是与彼此冲突的模式列表。在同一时间同一个表中，2 个事务不能同时保持相冲突的锁模式。事务永远不会与自身发生冲突。 非冲突的锁可以支持多事务并发。同样重要的是要知道有的模式和自身冲突。一些锁模式在获得后会持续到事务结束。但如果锁是在建立一个保存点后获得，保存点回滚后锁会被立刻释放。

下面的表格展示了哪些模式是互相冲突的：

行级锁

在 Postgres 9.1 和 9.2 有两种行级锁模式，但在 Postgres 9.3 和 9.4 有四种行级锁模式。

Postgres 不会记住修改的行在内存中的任何信息，所以一次锁定的行的数目没有限制。然而，锁定一行可能会导致磁盘写入，例如，SELECT FOR UPDATE 修改选定的行并标记它们锁定，所以会导致磁盘写入。

1、Postgres 9.1 和 9.2 中的行级锁

在这两种版本中，只有 2 种行级锁：排他或共享锁。当行更新或删除时，会自动获得排他行级锁。行级锁不阻止数据查询，它们只阻止同一行写入。 排他行级锁可由 SELECT FOR UPDATE 命令明确获得，即使行没有实际更改。

共享行级锁可由 SELECT FOR SHARE 命令获得。一个共享锁并不阻止其他事务获取同样的共享锁。然而，当任何其他事务持有共享锁时，事务的更新、删除或排他锁都不被允许。

2、Postgres 9.3 和 9.4 中的行级锁

在 Postgres 9.3 和 9.4 中有四种类型的行级锁:

• 更新（FOR UPDATE） - 这种模式导致 SELECT 读取的行的更新被锁定。这可以防止它们被其他事务锁定，修改或删除。即尝试 UPDATE、DELETE、SELECT FOR UPDATE、SELECT FOR NO KEY UPDATE、SELECT FOR SHARE 或 SELECT FOR KEY SHARE 的其他事务将被阻塞。删除一行，更新一些列也可以获得到此种锁模式（目前的列集是指那些具有唯一索引，并且可被用作外键 - 但将来这可能会改变）。
• 无键更新（FOR NO KEY UPDATE） - 这种模式与 FOR UPDATE 相似，但是更弱 - 它不会阻塞SELECT FOR KEY SHARE 锁模式。它通过不获取更新锁的 UPDATE 命令获得。
• 共享（FOR SHARE） - 这种模式与无键更新锁类似，除了它可以获取共享锁（非排他）。一个共享锁阻止其他事务在这些行上进行 UPDATE，DELETE，SELECT FOR UPDATE 或 SELECT FOR NO KEY UPDATE 操作，但并不阻止它们进行 SELECT FOR SHARE 或 SELECT FOR KEY SHARE。
• 键共享（FOR KEY SHARE）- 行为类似于共享，但该锁是较弱的：阻止了 SELECT FOR UPDATE，但不阻止 SELECT FOR NO KEY UPDATE。一个键共享锁阻止其他事务进行 DELETE 或任何更改该键值的 UPDATE，但不妨碍任何其他 UPDATE、SELECT FOR NO KEY UPDATE、SELECT FOR SHARE 或者SELECT FOR KEY SHARE。

下面表格是关于行级锁冲突：

劝告锁

Postgres提供创建具有应用定义的锁的方法，这些被称为劝告锁（advisory locks），因为系统并不支持其使用，其取决于应用对锁的正确使用。

Postgres中有两种途径可以获得一个劝告锁：会话层级或事务层级。一旦在会话层级获得劝告锁，会一直保持到被显式释放或会话结束。不同于标准的锁请求，会话层级的劝告锁请求并不遵守事务语义：事务被回滚后锁也会随着回滚保持着，同样地即使调用锁的事务之后失败了，解锁请求仍然是有效的。一个锁可以被拥有它的进程多次获取；对于每个完成的锁请求，在锁被真正释放前一定要有一个对应的解锁请求。

另一方面，事务层级的锁请求表现得更像普通的锁请求：它们在事务结束时会自动释放，并且没有显式的解锁操作。对于短暂地使用劝告锁，这种特性通常比会话层级更方便。可以想见，会话层级与事务层级请求同一个劝告锁标识符会互相阻塞。如果一个会话已经有了一个劝告锁，它再请求时总会成功的，即使其他会话在等待此锁；不论保持现有的锁和新的请求是会话层级还是事务层级，都是这样。文档中可以找到操作劝告锁的完整函数列表。

这里有几个获取事务层级劝告锁的例子（pg_locks是系统视图，文章之后会说明。它存有事务保持的表级锁和劝告锁的信息）：

启动第一个psql会话，开始一个事务并获取一个劝告锁：

-- Transaction 1
BEGIN;
SELECT pg_advisory_xact_lock(1);
-- Some work here

现在启动第二个psql会话并在同一个劝告锁上执行一个新的事务：

-- Transaction 2
BEGIN;
SELECT pg_advisory_xact_lock(1);
-- This transaction is now blocked

在第三个psql会话里我们可以看下这个锁现在的情况：

SELECT * FROM pg_locks; -- Only relevant parts of output 

-- Transaction 1
COMMIT;
-- This transaction now released lock, so Transaction 2 can continue

监控锁

所有活动事务持有的监控锁的基本配置即为系统视图 pg_locks。这个视图为每个可加锁的对象、已请求的锁模式和相关事务包含一行记录。非常重要的一点是，pg_locks 持有内存中被跟踪的锁的信息，所以它不显示行级锁！（译注：据查以前的文档，有关行级锁的信息是存在磁盘上，而非内存）这个视图显示表级锁和劝告锁。如果一个事务在等待一个行级锁，它通常在视图中显示为在等待该行级锁的当前所有者的固定事务 ID。这使得调试行级锁更为困难。事实上，在任何地方你都看不到行级锁，直到有人阻塞了持有此锁的事务（然后你在 pg_locks 表里可以看到一个被上锁的元组）。

pg_locks 是可读性欠佳的视图（不是很人性化），所以这里用一个显示锁定信息的视图来显示：

-- View with readable locks info and filtered out locks on system tables
CREATE VIEW active_locks AS
SELECT clock_timestamp(), pg_class.relname, pg_locks.locktype, pg_locks.database,
 pg_locks.relation, pg_locks.page, pg_locks.tuple, pg_locks.virtualtransaction,
 pg_locks.pid, pg_locks.mode, pg_locks.granted
FROM pg_locks JOIN pg_class ON pg_locks.relation = pg_class.oid
WHERE relname !~ '^pg_' and relname <> 'active_locks';
-- Now when we want to see locks just type
SELECT * FROM active_locks;

后面会分享更多devops和DBA方面的内容，感兴趣的朋友可以关注一下~