データベースにおけるロック

データベースにおけるロックとは、他のトランザクションからの干渉を防ぐために、データベース内の特定のテーブルや行を保護する方法です。特定のテーブルや行がロックされると、他のトランザクションはそのデータを参照または更新することができません。このメカニズムは、並行するデータベーストランザクションの管理やデータの整合性の維持に重要であり、同じデータが複数のトランザクションによって同時に変更されることを防ぎます。

ロックの種類

共有ロック

共有ロックは、データの整合性を保ちながらデータの読み取りを並行して行うためのデータベースロックの一種です。共有ロックがテーブルや行に適用されると、他のトランザクションはデータを読み取ることはできますが、変更することはできません。このメカニズムにより、データが読み取られている間は、その状態が他のトランザクションによって影響を受けずに一貫していることが保証されます。

マルチトランザクションのアクセシビリティ

共有ロックの特徴的な機能の一つは、複数のトランザクションが同時に共有ロックを取得できることです。この機能により、同じデータを複数のトランザクションが同時に読み取ることができ、同時更新によるデータの不整合のリスクを回避できます。

排他ロック

排他ロックは、トランザクション環境におけるより高いレベルのデータ保護を表します。テーブルや行に排他ロックが適用されると、他のトランザクションはロックされたデータを読み取るだけでなく、書き込むことも制限されます。排他ロックは、ロックを保持しているトランザクションがロックの期間中にデータに排他的にアクセスできるようにすることで、潜在的な競合や不整合を防ぎます。

更新、削除、および挿入操作における自動ロック

多くのデータベース管理システムでは、更新、削除、または挿入操作など特定の操作を行うと、関連するテーブルや行に自動的に排他ロックが適用されます。この自動的な排他ロックの適用により、変更されるデータが操作中に一貫した状態に保たれ、信頼性のある予測可能な結果が提供されます。

ロックレベル

行レベルのロック

行レベルのロックは、データベーステーブル内の個々の行をロックする戦略であり、データベースアクセスを詳細に制御することができます。基本的には、テーブル内の特定のエントリを保護する仕組みを提供し、他のトランザクションによる読み書きが可能な状態にします。この細かい粒度のレベルでは、行がロックされている間でも、同じテーブル内の他の行に対して操作を行うことができます。行レベルのロックの主な利点は、競合トランザクションの可能性を最小限に抑え、高度な並行データベース操作を可能にすることです。

テーブルレベルのロック

テーブルレベルのロックは、その名前の通り、データベース内のテーブル全体をロックすることを意味します。このタイプのロック中は、読み取りまたは書き込み操作のためにロックされたテーブルに対してどのトランザクションもアクセスできません。テーブルレベルのロックの主な利点は、シンプルさとオーバーヘッドの低さです。システムはテーブル全体に対して単一のロックを管理するだけで済みます。個々の行に対して複数のロックを管理する必要はありません。ただし、このタイプのロックは、マルチユーザーシステムでは競合の可能性を高めます。ロックの期間中、テーブル全体がアクセスできなくなります。このタイプのロックは、一度に大量のデータを更新または読み取る必要がある場合に有用です。

ロックとトランザクション

トランザクションロックは、データベース操作の一貫性と信頼性を保証するための重要な要素です。トランザクションが開始され、更新、削除、挿入などの操作が実
行されると、関連するテーブルやレコードがロックされます。ロックは、トランザクションがコミットまたはロールバックされるまで有効なままです。

トランザクション中に適用されるロックにより、操作中のデータに他のトランザクションが干渉しないようになり、トランザクションの原子性と分離性を維持します。つまり、各トランザクションは単一の不可分な作業単位として扱われ、その操作は他の全てのトランザクションから分離されます。

##テーブルやレコードへのアクセスへの影響

トランザクション中に実装されるロックは、テーブルやレコードへのアクセスに大きな影響を与えることがあります。ロックが存在する間は、ロックされたデータは他のトランザクションによる書き込みアクセスができず、排他ロックの場合は読み取りアクセスもできません。

このトランザクションロックのメカニズムにより、競合する操作の実行を防ぐために、特定のデータへの一時的なアクセス停止が生じることがあります。ただし、データの整合性と一貫性を確保するためには、このような一時的なロックが必要なプロセスです。システムは、アクセスと利用性への影響を最小限に抑えるために、可能な限り長期間のロックを回避することと、一貫性の維持のバランスを取る必要があります。

デッドロック

データベースにおけるデッドロックとは、2つ以上のセッションが互いのリソースをロックし、お互いがロックを解放するのを待ち続ける状態のことを指します。これにより、トランザクションの処理が遅れ、システムが停止することがあります。

デッドロックのシナリオと結果

セッションAがテーブル1をロックし、テーブル2にアクセスする必要があり、テーブル2はセッションBによってロックされているというシナリオを考えてみます。一方、セッションBはテーブル2のロックを保持したままであり、テーブル1にアクセスする必要があります。各セッションが相手がロックを解放するのを待ち続けるこの循環的な依存関係は、デッドロックを引き起こします。このような状況では、データベース管理システムは通常、デッドロックを自動的に検出および解決するデッドロック解決戦略を適用し、トランザクションのうちの1つを中止することでデッドロックを解消します。