5.3 锁机制
数据库对公共资源的并发控制是通过锁来实现的,根据锁的用途不同,通常可以分为3种:自旋锁(spinlock)、轻量级锁(LWLock,light weight lock)和常规锁(或基于这3种锁的进一步封装)。使用锁的一般操作流程可以简述为3步:加锁、临界区操作、放锁。在保证正确性的情况下,锁的使用及争抢成为制约性能的重要因素,下面先简单介绍openGauss中的3种锁,最后再着重介绍openGauss基于鲲鹏架构所做的锁相关性能优化。
5.3.1 自旋锁
自旋锁一般是使用CPU的原子指令TAS(test-and-set)实现的。只有2种状态:锁定和解锁。自旋锁最多只能被一个进程持有。自旋锁与信号量的区别在于,当进程无法得到资源时,信号量使进程处于睡眠阻塞状态,而自旋锁使进程处于忙等待状态。自旋锁主要用于加锁时间非常短的场合,比如修改标志或者读取标志字段,在几十个指令之内。在编写代码时,自旋锁的加锁和解锁要保证在一个函数内。自旋锁由编码保证不会产生死锁,没有死锁检测,并且没有等待队列。由于自旋锁消耗CPU,当使用不当长期持有时会触发内核core dump(核心转储),openGauss中将许多32/64/128位变量的更新改用CAS原子操作,避免或减少使用自旋锁。
与自旋锁相关的操作主要有下面几个:
(1) SpinLockInit:自旋锁的初始化。
(2) SpinLockAcquire:自旋锁加锁。
(3) SpinLockRelease:自旋锁释放锁。
(4) SpinLockFree:自旋锁销毁并清理相关资源。