SQLite3 写数据库时的锁机制

SQLite3写数据库

为了写Sqlite3数据库，进程必须先获取SHARED锁。当获取SHARED锁之后，进程需要进一步申请RESERVED锁。RESERVED锁表示该进程会在不远的将来执行写数据库操作。同一时刻只有一个进程能够获取RESERVED锁。但是其他进程此时还是可以获取SHARED锁来读取数据库中的内容

当写数据库的进程试图RESERVED锁未遂，意味着此时有另一个进程已经获取了RESERVERD锁。在这种情况下，写数据库将会失败，并返回SQLITE_BUSY错误。

获取RESERVERED锁之后，写数据库进程将先创建一个rollback journal。journal的头部被初始化成Sqlite数据库文件的原始大小。同时该头部也为master journal保留了空间，尽管该master-journal初始值为空。

在对DB的任何一个page（数据是以page的形式组织的）执行更新之前，进程需要将该page的原始内容写到rollback journal中。被改变的page起初被保存在内存中，并没有写到disk上。原始的数据库还是处于未被修改的状态，换句话说，其它进程还是能继续读取原始的数据。

最后，写数据的进程准备真正更新数据库了。更新的时机在于memory cache满了需要换出，或者是进程已经准备好commit这次update。在更新发生之前，写数据库的进程必须确保没有其他进程正在读数据库，同时rollback journal的数据也已经安全保存到磁盘上，以确保在更新失败时，rollback能够正确进行。以下将是更新数据库的具体步骤：

1.确保所有的rollback journal都被写到disk上（而不是OS的FS中或者disk controller的cache中），以防止突然掉电重启后，数据依然可以恢复。

2.获取PENDING锁，再进一步获取该数据库文件上的EXCLUSIVE(排他)锁。如果此时该数据库文件上有SHARED锁（被其他进程所占用），写进程必须等带直到获取EXCLUSIVE（排它）锁。

3.将Memory中所有修改过的page写到数据库文件中。

如果由于memory cache满了导致的写数据库操作，写进程自己并不知道，也不会立即commit。相反，写进程可能会继续对内存中的page作更新操作。在后续的更新被写到数据库文件之前，rollback journal必须先被flush到disk上。同时也要注意，先前因为memory cache满而写数据库时获取的EXCLUSIVE（排他）锁，将会一直保持到所有的更新都被commit。换句话说，一旦memory cache满了，并且第一次成功写入数据库后，没有任何其他进程可以访问数据库。（排它锁一旦获取，就不会降级，直到所有的更新被提交给数据库）

当一个写进程准备commit更新时，它将执行一下操作：

4.获取该数据库文件上的排他锁，并确保所有memory中的更新都正确写到disk上。其逻辑由上述1-3步骤描述

5.将所有该数据库文件上的更新flush到disk上。（同步过程，数据真正写到磁盘表面才会返回）

6.删除journal文件（如果PRAGMA journal mode被设置成TRUNCATE或者PERSIST时，则相应地Truncate journal文件或者清空journal文件的头部）。这些操作是在更新被提交时立即执行的。在删除journal文件之前，如果出现掉电或者crash的情况，当下一个进程打开数据库文件时，将会发现该数据库文件有一个hot journal文件残留，并会根据该journal文件回滚所有的更新。当journal文件被删除后，将不会存在所谓的hot journal文件，所有的更新即被持久化下来。

7.释放该数据库文件上的EXCLUSIVE锁和PENDING锁

一旦PENDING锁被释放，其他进程就可以读取该数据库文件中的内容。在当前（Sqlite3）的实现中，RESERVED锁也会一同被释放，虽然无伤大雅。将来的Sqlite可能会

提供"CHECH POINT" SQL命令，可以用来在一个transaction内，提交到当前位置的所有变化，同时保持RESERVED锁。这样后续的更新就能确保不会被其他的写进程抢占。

如果一个transaction涉及到多个DB文件，提交的逻辑将会更加复杂（1-3步骤是一样的，从第4步开始有所变化）：

4.确保所有的数据库文件都获取到了排它锁以及正确的journal文件。

5.创建一个master-journal文件，该master-journal文件的名称为arbitray。（目前的实现是在"主数据库文件——main database file(怎么确定主数据文件，没有交代)"名称后加一个随机数后缀，知道该文件名没有被使用过为止）该master-journal中记录的是各个DB的journal文件名称。（同样，此时要保证master-journal被正确flush到disk上）

6.将master-journal的名称写到相关的各个journal文件中（在创建rollback journal的时候，为master journal预留了空间）。同时flush各个journal文件到disk上（是指真正的磁盘表面）。

7.将数据库文件们的更新flush到磁盘表面。

8.提交transaction同时，删除master-journal文件。同理如果在删除之前，出现掉电，crash等情况，参考上个session的第6步骤

9.删除各个DB文件相关的journal文件

10.释放相关数据库文件上的EXCLUSIVE锁和PENDING锁

写饥饿

在Sqlite2中，如果有很多进程读数据库，很有可能每时每刻都有进程在读DB。也就是说每时每刻都有进程占据DB的SHARED锁，写进程将没有机会获取EXCLUSIVE锁，即导致所谓的写饥饿。

Sqlite 3通过使用PENDING锁来解决写饥饿的问题。PENDING锁允许当前正在读DB的进程完成读操作，但是不允许新的读操作。因此，当一个进程准备写DB时，它将先申请PENDING锁，阻断后续的读操作。而当当前正在读的所有进程完成读取操作后，SHARED锁都被释放，从而写进程就可以获取EXCLUSIVE锁，进而可以对数据库进行写操作。

（编辑：李大同）

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