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[数据库]数据库写入过程


  1. reserved state
    进入reserved state以后,sqlite可以修改数据库中的内容,不过把修改以后的内容写到pager的缓存里,大小由page cache指定。进入这个状态以后,pager开始初始化日志文件,用户回滚和异常恢复。(其实就是把日志中的文件内容拷贝到数据库文件中去)这种机制使得数据库在进行写操作时可以同时进行读操作。不过由于只有一个reservedexclusive锁,所以只能有一个写操作
  2. pending state
    从reserved到exclusive要经历一个pending state,即获取pending锁。pending是一个gateway lock。
    • 不会有事务从unlock状态到shared状态,保证了不会有新的读操作和写操作
    • 已经拥有shared锁的事务可以正常运行。写事务等待着这些事务的完成,释放锁。
  3. Exclusive state
    当其他所有的数据库链接都释放了锁之后,整个数据库就只有一个写操作的事务了。进入Exclusive状态。
    1. pager检查日志文件已经被写到了磁盘中,调用fsync()系统调用(如果这个系统调用挂了,SQlite也没办法)
      • 如果SYNCHRONOUS PRAGMA是默认的设置,会调用一次sync操作。
      • 如果SYNCHRONOUS PRAGMA是FULL,会调用两次sync操作
      • 如果SYNCHRONOUS PRAGMA是NONE,不会调用sync操作
    2. pager把已经修改完的内容写入数据库文件
    3. 清理日志文件,释放锁

锁实现的原理

SQLite锁的实现是基于标准的文件锁。SQlite在数据库文件上有三个锁,1个reserved byte,一个pending byte以及一个shared region。

  1. unlocked->shared
    获取pending byte的读锁。获取成功以后,在shared region随机获得一个byte的读锁,并释放pending byte的读锁。
  2. shared->reserved
    获取reserved byte的写锁即可。
  3. reserved->exclusive
    首先获取pending byte的写锁。
    一旦成功,那么由于pending byte已经被锁定,因此不会有unlocked->shared。接下来,会尝试获取整个shared region的写锁。由于shared region有一些被active的事务持有读锁,因此数据库会等待这些事务完成并释放锁。

恢复机制

使用reserved byte来决定是否需要恢复。
一般来说,日志文件和reserved lock是同步的,即同时出现和消失。
如果SQLite发现了日志文件,却没有发现reserved lock,那么可以认为发生了crash或系统掉电。
当pager首次打开数据库或从数据库文件读取到内存时,会做一个完整性检查。如果发现不一致(有日志文件却没有reserved lock),那么数据库进入恢复模式。此时的数据库日志文件叫做hot journal。
进入恢复模式以后,会直接从shared状态进入pending状态,如第一个图的灰线所示。这样子可以保证
1. 不会有新的数据库连接
2. shared状态的数据库连接不会进入恢复模式(实际上不会发生,因为第一个数据库连接会进入恢复模式,从而阻塞其他的数据库连接进入shared状态)

简单的说,一个hot journal就是一个implicit exclusive锁。如果写操作crash了,那么在其他数据库连接成功恢复数据库以前,数据库不会有其他操作。crash以后第一个操作数据库的pager会看到hot journal,并进行数据库恢复。