SQL Server中的事務與鎖

張龍豪發表於2014-05-09
SQLServer

瞭解事務和鎖

事務：保持邏輯資料一致性與可恢復性，必不可少的利器。

鎖：多使用者訪問同一資料庫資源時，對訪問的先後次序許可權管理的一種機制，沒有他事務或許將會一塌糊塗，不能保證資料的安全正確讀寫。

死鎖：是資料庫效能的重量級殺手之一，而死鎖卻是不同事務之間搶佔資料資源造成的。

不懂的聽上去，挺神奇的，懂的感覺我在扯淡，下面帶你好好領略下他們的風采，嗅査下他們的狂騷。。

先說事務--概念，分類

用華仔無間道中的一句來給你詮釋下：去不了終點，回到原點。

舉例說明：

在一個事務中，你寫啦2條sql語句，一條是修改訂單表狀態,一條是修改庫存表庫存-1 。 如果在修改訂單表狀態的時候出錯，事務能夠回滾，資料將恢復到沒修改之前的資料狀態，下面的修改庫存也就不執行，這樣確保你關係邏輯的一致，安全。。

事務就是這個樣子，倔脾氣，要麼全部執行，要麼全部不執行，回到原資料狀態。

書面解釋：事務具有原子性，一致性，隔離性，永續性。

  • 原子性：事務必須是一個自動工作的單元，要麼全部執行，要麼全部不執行。
  • 一致性：事務結束的時候，所有的內部資料都是正確的。
  • 隔離性：併發多個事務時，各個事務不干涉內部資料，處理的都是另外一個事務處理之前或之後的資料。
  • 永續性：事務提交之後，資料是永久性的，不可再回滾。

然而在SQL Server中事務被分為3類常見的事務：

  • 自動提交事務：是SQL Server預設的一種事務模式，每條Sql語句都被看成一個事務進行處理，你應該沒有見過，一條Update 修改2個欄位的語句，只修該了1個欄位而另外一個欄位沒有修改。。
  • 顯式事務：T-sql標明，由Begin Transaction開啟事務開始，由Commit Transaction 提交事務、Rollback Transaction 回滾事務結束。
  • 隱式事務：使用Set IMPLICIT_TRANSACTIONS ON 將將隱式事務模式開啟，不用Begin Transaction開啟事務，當一個事務結束，這個模式會自動啟用下一個事務，只用Commit Transaction 提交事務、Rollback Transaction 回滾事務即可。

顯式事務的應用

常用語句就四個。

  • Begin Transaction：標記事務開始。
  • Commit Transaction：事務已經成功執行，資料已經處理妥當。
  • Rollback Transaction：資料處理過程中出錯，回滾到沒有處理之前的資料狀態，或回滾到事務內部的儲存點。
  • Save Transaction：事務內部設定的儲存點，就是事務可以不全部回滾，只回滾到這裡，保證事務內部不出錯的前提下。

上面的都是心法，下面的給你來個招式，要看仔細啦。

 1 ---開啟事務
 2 begin tran
 3 --錯誤撲捉機制，看好啦，這裡也有的。並且可以巢狀。
 4 begin try  
 5    --語句正確
 6    insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球',1)
 7    --Numb為int型別，出錯
 8    insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球','abc')
 9    --語句正確
10    insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('狗肉','籃球',2)
11 end try
12 begin catch
13    select Error_number() as ErrorNumber,  --錯誤程式碼
14           Error_severity() as ErrorSeverity,  --錯誤嚴重級別，級別小於10 try catch 捕獲不到
15           Error_state() as ErrorState ,  --錯誤狀態碼
16           Error_Procedure() as ErrorProcedure , --出現錯誤的儲存過程或觸發器的名稱。
17           Error_line() as ErrorLine,  --發生錯誤的行號
18           Error_message() as ErrorMessage  --錯誤的具體資訊
19    if(@@trancount>0) --全域性變數@@trancount，事務開啟此值+1，他用來判斷是有開啟事務
20       rollback tran  ---由於出錯，這裡回滾到開始，第一條語句也沒有插入成功。
21 end catch
22 if(@@trancount>0)
23 commit tran  --如果成功Lives表中，將會有3條資料。
24 
25 --表本身為空表，ID ,Numb為int 型別，其它為nvarchar型別
26 select * from lives

 

---開啟事務
begin tran
--錯誤撲捉機制，看好啦，這裡也有的。並且可以巢狀。
begin try    
   --語句正確
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球',1)   
    --加入儲存點
   save tran pigOneIn
   --Numb為int型別，出錯
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球',2)
   --語句正確
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('狗肉','籃球',3)
end try
begin catch
   select Error_number() as ErrorNumber,  --錯誤程式碼
          Error_severity() as ErrorSeverity,  --錯誤嚴重級別，級別小於10 try catch 捕獲不到
          Error_state() as ErrorState ,  --錯誤狀態碼
          Error_Procedure() as ErrorProcedure , --出現錯誤的儲存過程或觸發器的名稱。
          Error_line() as ErrorLine,  --發生錯誤的行號
          Error_message() as ErrorMessage  --錯誤的具體資訊
   if(@@trancount>0) --全域性變數@@trancount，事務開啟此值+1，他用來判斷是有開啟事務
      rollback tran   ---由於出錯，這裡回滾事務到原點，第一條語句也沒有插入成功。
end catch
if(@@trancount>0)
rollback tran pigOneIn --如果成功Lives表中，將會有3條資料。

--表本身為空表，ID ,Numb為int 型別，其它為nvarchar型別
select * from lives

使用set xact_abort

設定 xact_abort on/off , 指定是否回滾當前事務，為on時如果當前sql出錯，回滾整個事務，為off時如果sql出錯回滾當前sql語句，其它語句照常執行讀寫資料庫。

 需要注意的時：xact_abort只對執行時出現的錯誤有用，如果sql語句存在編譯時錯誤，那麼他就失靈啦。

delete lives  --清空資料
set xact_abort off
begin tran 
    --語句正確
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球',1)   
   --Numb為int型別，出錯,如果1234..那個大資料換成'132dsaf' xact_abort將失效
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('豬肉','足球',12345646879783213)
   --語句正確
   insert into lives (Eat,Play,Numb) values ('狗肉','籃球',3)
commit tran
select * from lives

為on時，結果集為空，因為執行是資料過大溢位出錯，回滾整個事務。

事務把死鎖給整出來啦

跟著做：開啟兩個查詢視窗，把下面的語句，分別放入2個查詢視窗，在5秒內執行2個事務模組。

begin tran 
  update lives set play='羽毛球'
  waitfor delay '0:0:5'  
  update dbo.Earth set Animal='老虎' 
commit tran
begin tran 
  update Earth set Animal='老虎' 
  waitfor  delay '0:0:5' --等待5秒執行下面的語句
  update lives set play='羽毛球'
commit tran
select * from lives
select * from Earth

為什麼呢，下面我們看看鎖，什麼是鎖。

併發事務成敗皆歸於鎖——鎖定

在多使用者都用事務同時訪問同一個資料資源的情況下，就會造成以下幾種資料錯誤。

  • 更新丟失：多個使用者同時對一個資料資源進行更新，必定會產生被覆蓋的資料，造成資料讀寫異常。
  • 不可重複讀：如果一個使用者在一個事務中多次讀取一條資料，而另外一個使用者則同時更新啦這條資料，造成第一個使用者多次讀取資料不一致。
  • 髒讀：第一個事務讀取第二個事務正在更新的資料表，如果第二個事務還沒有更新完成，那麼第一個事務讀取的資料將是一半為更新過的，一半還沒更新過的資料，這樣的資料毫無意義。
  • 幻讀：第一個事務讀取一個結果集後，第二個事務，對這個結果集經行增刪操作，然而第一個事務中再次對這個結果集進行查詢時，資料發現丟失或新增。

然而鎖定，就是為解決這些問題所生的，他的存在使得一個事務對他自己的資料塊進行操作的時候，而另外一個事務則不能插足這些資料塊。這就是所謂的鎖定。

鎖定從資料庫系統的角度大致可以分為6種：

  • 共享鎖（S）：還可以叫他讀鎖。可以併發讀取資料，但不能修改資料。也就是說當資料資源上存在共享鎖的時候，所有的事務都不能對這個資源進行修改，直到資料讀取完成，共享鎖釋放。
  • 排它鎖（X）：還可以叫他獨佔鎖、寫鎖。就是如果你對資料資源進行增刪改操作時，不允許其它任何事務操作這塊資源，直到排它鎖被釋放，防止同時對同一資源進行多重操作。
  • 更新鎖（U）：防止出現死鎖的鎖模式，兩個事務對一個資料資源進行先讀取在修改的情況下，使用共享鎖和排它鎖有時會出現死鎖現象，而使用更新鎖則可以避免死鎖的出現。資源的更新鎖一次只能分配給一個事務，如果需要對資源進行修改，更新鎖會變成排他鎖，否則變為共享鎖。
  • 意向鎖：SQL Server需要在層次結構中的底層資源上（如行，列）獲取共享鎖，排它鎖，更新鎖。例如表級放置了意向共享鎖，就表示事務要對錶的頁或行上使用共享鎖。在表的某一行上上放置意向鎖，可以防止其它事務獲取其它不相容的的鎖。意向鎖可以提高效能，因為資料引擎不需要檢測資源的每一列每一行，就能判斷是否可以獲取到該資源的相容鎖。意向鎖包括三種型別：意向共享鎖（IS），意向排他鎖（IX），意向排他共享鎖（SIX）。
  • 架構鎖：防止修改表結構時，併發訪問的鎖。
  • 大容量更新鎖：允許多個執行緒將大容量資料併發的插入到同一個表中，在載入的同時，不允許其它程式訪問該表。

這些鎖之間的相互相容性，也就是，是否可以同時存在。 

 

現有的授權模式

 

 

 

 

 

請求的模式

IS

S

U

IX

SIX

X

意向共享 (IS)

是

是

是

是

是

否

共享 (S)

是

是

是

否

否

否

更新 (U)

是

是

否

否

否

否

意向排他 (IX)

是

否

否

是

否

否

意向排他共享 (SIX)

是

否

否

否

否

否

排他 (X)

否

否

否

否

否

否

鎖相容性具體參見：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms186396.aspx

鎖粒度和層次結構參見：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms189849(v=sql.105).aspx

 死鎖

什麼是死鎖，為什麼會產生死鎖。我用 “事務把死鎖給整出來啦” 標題下的兩個事務產生的死鎖來解釋應該會更加生動形象點。

例子是這樣的：

第一個事務（稱為A）：先更新lives表 --->>停頓5秒---->>更新earth表

第二個事務（稱為B）：先更新earth表--->>停頓5秒---->>更新lives表

先執行事務A----5秒之內---執行事務B，出現死鎖現象。

過程是這樣子的：

  1. A更新lives表，請求lives的排他鎖，成功。
  2. B更新earth表，請求earth的排他鎖，成功。
  3. 5秒過後
  4. A更新earth，請求earth的排它鎖，由於B佔用著earth的排它鎖，等待。
  5. B更新lives，請求lives的排它鎖，由於A佔用著lives的排它鎖，等待。

這樣相互等待對方釋放資源，造成資源讀寫擁擠堵塞的情況，就被稱為死鎖現象，也叫做阻塞。而為什麼會產生，上例就列舉出來啦。

然而資料庫並沒有出現無限等待的情況，是因為資料庫搜尋引擎會定期檢測這種狀況，一旦發現有情況，立馬選擇一個事務作為犧牲品。犧牲的事務，將會回滾資料。有點像兩個人在過獨木橋，兩個無腦的人都走在啦獨木橋中間，如果不落水，必定要有一個人給退回來。這種相互等待的過程，是一種耗時耗資源的現象，所以能避則避。

哪個人會被退回來，作為犧牲品，這個我們是可以控制的。控制語法：

set deadlock_priority  <級別>

死鎖處理的優先順序別為 low<normal<high，不指定的情況下預設為normal，犧牲品為隨機。如果指定，犧牲品為級別低的。

還可以使用數字來處理標識級別：-10到-5為low，-5為normal，-5到10為high。

減少死鎖的發生，提高資料庫效能

死鎖耗時耗資源，然而在大型資料庫中，高併發帶來的死鎖是不可避免的，所以我們只能讓其變的更少。

  1. 按照同一順序訪問資料庫資源，上述例子就不會發生死鎖啦
  2. 保持是事務的簡短，儘量不要讓一個事務處理過於複雜的讀寫操作。事務過於複雜，佔用資源會增多，處理時間增長，容易與其它事務衝突，提升死鎖概率。
  3. 儘量不要在事務中要求使用者響應，比如修改新增資料之後在完成整個事務的提交，這樣延長事務佔用資源的時間，也會提升死鎖概率。
  4. 儘量減少資料庫的併發量。
  5. 儘可能使用分割槽表，分割槽檢視，把資料放置在不同的磁碟和檔案組中，分散訪問儲存在不同分割槽的資料，減少因為表中放置鎖而造成的其它事務長時間等待。
  6. 避免佔用時間很長並且關係表複雜的資料操作。
  7. 使用較低的隔離級別，使用較低的隔離級別比使用較高的隔離級別持有共享鎖的時間更短。這樣就減少了鎖爭用。

可參考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms191242(v=sql.105).aspx

檢視鎖活動情況：

--檢視鎖活動情況
select * from sys.dm_tran_locks
--檢視事務活動情況
dbcc opentran

可參考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms190345.aspx

為事務設定隔離級別

所謂事物隔離級別，就是併發事務對同一資源的讀取深度層次。分為5種。

  • read uncommitted：這個隔離級別最低啦，可以讀取到一個事務正在處理的資料，但事務還未提交，這種級別的讀取叫做髒讀。
  • read committed：這個級別是預設選項，不能髒讀，不能讀取事務正在處理沒有提交的資料，但能修改。
  • repeatable read：不能讀取事務正在處理的資料，也不能修改事務處理資料前的資料。
  • snapshot：指定事務在開始的時候，就獲得了已經提交資料的快照，因此當前事務只能看到事務開始之前對資料所做的修改。
  • serializable：最高事務隔離級別，只能看到事務處理之前的資料。 
--語法
set tran isolation level <級別>

read uncommitted隔離級別的例子：

begin tran 
  set deadlock_priority low
  update Earth set Animal='老虎' 
  waitfor  delay '0:0:5' --等待5秒執行下面的語句
rollback tran

開另外一個查詢視窗執行下面語句

set tran isolation level read uncommitted
select * from Earth  --讀取的資料為正在修改的資料 ，髒讀
waitfor  delay '0:0:5'  --5秒之後資料已經回滾
select * from Earth  --回滾之後的資料

read committed隔離級別的例子：

begin tran 
  update Earth set Animal='老虎' 
  waitfor  delay '0:0:10' --等待5秒執行下面的語句
rollback tran
set tran isolation level read committed
select * from Earth ---獲取不到老虎，不能髒讀
update Earth set Animal='猴子1'   --可以修改
waitfor  delay '0:0:10'  --10秒之後上一個事務已經回滾
select * from Earth  --修改之後的資料，而不是猴子

 

剩下的幾個級別，不一一列舉啦，自己理解吧。

設定鎖超時時間

發生死鎖的時候，資料庫引擎會自動檢測死鎖，解決問題，然而這樣子是很被動，只能在發生死鎖後，等待處理。

然而我們也可以主動出擊，設定鎖超時時間，一旦資源被鎖定阻塞，超過設定的鎖定時間，阻塞語句自動取消，釋放資源，報1222錯誤。

好東西一般都具有兩面性，調優的同時，也有他的不足之處，那就是一旦超過時間，語句取消，釋放資源，但是當前報錯事務，不會回滾，會造成資料錯誤，你需要在程式中捕獲1222錯誤，用程式處理當前事務的邏輯，使資料正確。

--檢視超時時間,預設為-1
select @@lock_timeout
--設定超時時間
set lock_timeout 0 --為0時，即為一旦發現資源鎖定，立即報錯，不在等待，當前事務不回滾，設定時間需謹慎處理後事啊，你hold不住的。

檢視與殺死鎖和程式

--檢測死鎖
--如果發生死鎖了，我們怎麼去檢測具體發生死鎖的是哪條SQL語句或儲存過程？
--這時我們可以使用以下儲存過程來檢測，就可以查出引起死鎖的程式和SQL語句。SQL Server自帶的系統儲存過程sp_who和sp_lock也可以用來查詢阻塞和死鎖, 但沒有這裡介紹的方法好用。 

use master
go
create procedure sp_who_lock
as
begin
declare @spid int,@bl int,
 @intTransactionCountOnEntry  int,
        @intRowcount    int,
        @intCountProperties   int,
        @intCounter    int

 create table #tmp_lock_who (
 id int identity(1,1),
 spid smallint,
 bl smallint)
 
 IF @@ERROR<>0 RETURN @@ERROR
 
 insert into #tmp_lock_who(spid,bl) select  0 ,blocked
   from (select * from sysprocesses where  blocked>0 ) a 
   where not exists(select * from (select * from sysprocesses where  blocked>0 ) b 
   where a.blocked=spid)
   union select spid,blocked from sysprocesses where  blocked>0

 IF @@ERROR<>0 RETURN @@ERROR 
  
-- 找到臨時表的記錄數
 select  @intCountProperties = Count(*),@intCounter = 1
 from #tmp_lock_who
 
 IF @@ERROR<>0 RETURN @@ERROR 
 
 if @intCountProperties=0
  select '現在沒有阻塞和死鎖資訊' as message

-- 迴圈開始
while @intCounter <= @intCountProperties
begin
-- 取第一條記錄
  select  @spid = spid,@bl = bl
  from #tmp_lock_who where Id = @intCounter 
 begin
  if @spid =0 
            select '引起資料庫死鎖的是: '+ CAST(@bl AS VARCHAR(10)) + '程式號,其執行的SQL語法如下'
 else
            select '程式號SPID：'+ CAST(@spid AS VARCHAR(10))+ '被' + '程式號SPID：'+ CAST(@bl AS VARCHAR(10)) +'阻塞,其當前程式執行的SQL語法如下'
 DBCC INPUTBUFFER (@bl )
 end 

-- 迴圈指標下移
 set @intCounter = @intCounter + 1
end

drop table #tmp_lock_who

return 0
end
 

--殺死鎖和程式
--如何去手動的殺死程式和鎖？最簡單的辦法，重新啟動服務。但是這裡要介紹一個儲存過程，通過顯式的呼叫，可以殺死程式和鎖。

use master
go

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[p_killspid]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsProcedure') = 1)
drop procedure [dbo].[p_killspid]
GO

create proc p_killspid
@dbname varchar(200)    --要關閉程式的資料庫名
as  
    declare @sql  nvarchar(500)  
    declare @spid nvarchar(20)

    declare #tb cursor for
        select spid=cast(spid as varchar(20)) from master..sysprocesses where dbid=db_id(@dbname)
    open #tb
    fetch next from #tb into @spid
    while @@fetch_status=0
    begin  
        exec('kill '+@spid)
        fetch next from #tb into @spid
    end  
    close #tb
    deallocate #tb
go

--用法  
exec p_killspid  'newdbpy' 

--檢視鎖資訊
--如何檢視系統中所有鎖的詳細資訊？在企業管理管理器中，我們可以看到一些程式和鎖的資訊，這裡介紹另外一種方法。
--檢視鎖資訊
create table #t(req_spid int,obj_name sysname)

declare @s nvarchar(4000)
    ,@rid int,@dbname sysname,@id int,@objname sysname

declare tb cursor for 
    select distinct req_spid,dbname=db_name(rsc_dbid),rsc_objid
    from master..syslockinfo where rsc_type in(4,5)
open tb
fetch next from tb into @rid,@dbname,@id
while @@fetch_status=0
begin
    set @s='select @objname=name from ['+@dbname+']..sysobjects where id=@id'
    exec sp_executesql @s,N'@objname sysname out,@id int',@objname out,@id
    insert into #t values(@rid,@objname)
    fetch next from tb into @rid,@dbname,@id
end
close tb
deallocate tb

select 程式id=a.req_spid
    ,資料庫=db_name(rsc_dbid)
    ,型別=case rsc_type when 1 then 'NULL 資源（未使用）'
        when 2 then '資料庫'
        when 3 then '檔案'
        when 4 then '索引'
        when 5 then '表'
        when 6 then '頁'
        when 7 then '鍵'
        when 8 then '擴充套件盤區'
        when 9 then 'RID（行 ID)'
        when 10 then '應用程式'
    end
    ,物件id=rsc_objid
    ,物件名=b.obj_name
    ,rsc_indid
 from master..syslockinfo a left join #t b on a.req_spid=b.req_spid

go
drop table #t

 

仔細閱讀，希望能分享給你一點點東西，謝謝，over。

 

 

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