面试题：PostgreSQL锁升级在什么场景下会发生

Question

请简述在PostgreSQL中，通常会在哪些具体的业务场景或者数据库操作下，容易触发锁升级现象，并且说明锁升级对数据库性能和并发操作可能带来的影响。

Answer 1

容易触发锁升级的业务场景及数据库操作

1. 大量小事务操作同一资源：当多个小事务频繁地对相同的数据库行、表或其他资源进行读写操作时，为了保证数据一致性，数据库会先使用粒度较小的锁（如行级锁）。但随着事务数量增多，管理这些细粒度锁的开销会增大，可能触发锁升级为粒度更大的锁（如表级锁）。例如在高并发的电商库存系统中，众多用户同时下单购买同一商品，每个下单操作可视为一个小事务，都对库存表中的同一行数据（该商品库存记录）进行更新操作。
2. 长事务占用资源：长事务长时间持有锁，并且在事务执行过程中不断访问和修改大量数据。在其执行期间，新的事务可能因为无法获取所需锁而等待。当等待队列中的事务数量达到一定阈值，数据库可能将锁升级，以减少锁管理的复杂性。比如在财务系统中，一个复杂的财务核算事务，需要遍历和更新多个财务报表的大量数据行，执行时间较长。
3. 批量操作：进行批量插入、更新或删除操作时，如果操作涉及大量数据，数据库可能一开始使用行级锁，但随着操作的进行，为了提高效率或者由于锁竞争过于激烈，可能将锁升级为表级锁。例如在数据迁移任务中，将大量历史订单数据从一个表迁移到另一个表，执行批量插入操作。

锁升级对数据库性能和并发操作的影响

1. 性能影响
   • 降低并发性能：锁升级后，锁的粒度变大，意味着更多的事务会因为锁冲突而等待。原本可以并发执行的事务，由于表级锁的存在，只能串行执行，从而降低了系统的并发处理能力，导致整体性能下降。例如，在上述电商库存系统中，若锁升级为表级锁，所有涉及库存操作的事务都需排队等待，订单处理速度大幅减慢。
   • 增加锁开销：虽然锁升级减少了锁的数量，一定程度上降低了锁管理的部分开销，但由于大粒度锁会阻塞更多事务，这些事务等待期间占用的系统资源（如内存、CPU 等）以及重新调度事务的开销可能更大，整体上可能增加系统的负担。
2. 并发操作影响
   • 增加死锁风险：锁升级使锁的竞争更加集中，不同事务获取锁的顺序可能变得更加复杂。当多个事务以不同顺序获取和等待锁时，更容易形成死锁。例如，事务 A 获取了表级锁并等待其他资源，事务 B 获取了部分行级锁并等待表级锁，若锁升级后事务 B 等待的表级锁被事务 A 持有，就可能产生死锁。
   • 公平性问题：大粒度锁可能导致一些小事务长时间等待，而一些持有大粒度锁的大事务长时间占用资源，影响了并发操作的公平性，可能使得一些需要快速响应的小业务请求得不到及时处理。