事務隔離級別與阻塞

時間  2019-11-29
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本篇文章參考《Microsoft SQL Server企業級平臺管理實踐》中第9章和第10章 阻塞與死鎖sql

一、事務隔離級別

SQL Server數據庫引擎支持下列隔離級別數據庫

1.一、未提交讀

指定語句能夠讀取已由其餘事務修改但還沒有提交的行。也就是說，容許髒讀。
未提交讀的意思也就是，讀的時候不申請共享鎖。因此它不會被其餘人的排他鎖阻塞，它也不會阻塞別人申請排他鎖。
SELECT * FROM TABLE WITH(NOLOCK)服務器

1.二、已提交讀

防髒讀，指定語句不能讀取已由其餘事務修改但還沒有提交的數據。這樣能夠避免髒讀。其餘事務能夠在當前事務的各個語句之間更改數據，從而產生不可重複讀取數據和幻像數據。session

1.三、可重複讀

防重複讀，指定語句不能讀取已由其餘事務修改但還沒有提交的數據，而且指定，其餘任何事務都不能在當前事務完成以前修改由當前事務讀取的數據。
對事務中的每一個語句所讀取的所有數據都設置了共享鎖，而且該共享鎖一直保持到事務完成爲止。dom

1.四、可序列化

防幻影，語句不能讀取已由其餘事務修改但還沒有提交的數據
任何其餘事務都不能在當前事務完成以前修改由當前事務讀取的數據
在當前事務完成以前，其餘事務不能使用當前事務中任何語句讀取的鍵值插入新行
SELECT * FROM TABLE WITH(HOLDLOCK)ide

--隔離級別
DBCC USEROPTIONS
GO
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED
GO
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED
GO
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ
GO
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE
GO
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SNAPSHOT
GO
View Code

二、共享鎖持有狀況

A、未提交讀
在此示例中，一個read uncommitted事務將讀取數據，而後由另外一事務修改此數據。執行完的讀操做不阻塞由其餘事務執行的更新操做(讀操做不申請共享鎖)。同時，在其餘事務已經作了更新操做後，讀操做不會被阻塞，讀取的是更新操做後的值，其餘事務可繼續更新、提交、回滾以前的操做。意味着讀取操做有髒讀。
在會話1上：優化

USE AdventureWorks2008;
GO
--修改事務隔離級別爲未提交讀
set transaction isolation level read uncommitted
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 查詢1
    -- 這個查詢將返回員工有48小時休假時間.
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：ui

USE AdventureWorks2008;
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 修改1
    -- 休假時間減8
    -- 修改不會被阻塞，由於會話1不會申請S鎖
    UPDATE HumanResources.Employee
        SET VacationHours = VacationHours - 8
        WHERE BusinessEntityID = 4;

    -- 查詢1
    -- 如今休假時間只有40小時
    SELECT VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話1上：spa

    -- 從新運行查詢語句，不會被會話2阻塞，返回員工休假時間40小時
    -- 查詢2
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：線程

-- 回滾事務
ROLLBACK TRANSACTION;
GO

在會話1上：

    -- 查詢3
    -- 這裏返回48，由於會話2回滾了事務
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

-- 回滾事務
ROLLBACK TRANSACTION;
GO

B、已提交讀
在此示例中，一個read committed事務將讀取數據，而後由另外一事務修改此數據。執行完的讀操做不阻塞由其餘事務執行的更新操做(當前語句作完釋放共享鎖)。可是，在其餘事務已經作了更新操做後，讀操做會被阻塞住，直到更新操做事務提交/回滾爲止。
在會話1上：

USE AdventureWorks2008;
GO
--修改事務隔離級別爲已提交讀
set transaction isolation level read committed
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 查詢1
    -- 這個查詢將返回員工有48小時休假時間.
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：

USE AdventureWorks2008;
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 修改1
    -- 休假時間減8
    -- 修改不會被阻塞，由於會話1不會持有S鎖不放
    UPDATE HumanResources.Employee
        SET VacationHours = VacationHours - 8
        WHERE BusinessEntityID = 4;

    -- 查詢1
    -- 如今休假時間只有40小時
    SELECT VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話1上：

    -- 從新運行查詢語句，會被會話2阻塞
    -- 查詢2
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：

-- 提交事務
COMMIT TRANSACTION;
GO

在會話1上：

    -- 此時先前被阻塞的查詢結束，返回會話2修改好的新數據：40
    -- 查詢3
    -- 這裏返回40，由於會話2已經提交了事務
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

    -- 修改2
    -- 這裏會成功.
    UPDATE HumanResources.Employee
        SET SickLeaveHours = SickLeaveHours - 8
        WHERE BusinessEntityID = 4;

-- 能夠回滾會話1的修改
-- 會話2的修改不會受影響
ROLLBACK TRANSACTION;
GO

C、可重複讀
在此示例中，一個repeatable read事務將讀取數據，而後由另外一事務修改此數據。執行完的讀操做會阻塞由其餘事務執行的更新操做(共享鎖保持到當前事務完成)。同時，在其餘事務已經作了更新操做後，讀操做會被阻塞住，直到更新操做事務提交/回滾爲止。
在會話1上(操做前已將時間更新爲48)：

USE AdventureWorks2008;
GO
--修改事務隔離級別爲已提交讀
set transaction isolation level repeatable read
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 查詢1
    -- 這個查詢將返回員工有48小時休假時間.
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：

USE AdventureWorks2008;
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 修改1
    -- 休假時間減8
    -- 修改會被阻塞，由於會話1持有S鎖到事務完成
    UPDATE HumanResources.Employee
        SET VacationHours = VacationHours - 8
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話1上：

-- 提交事務
COMMIT TRANSACTION;
GO

在會話2上：

    -- 此時先前被會話1阻塞的更新完成
    -- 查詢1
    -- 如今休假時間只有40小時
    SELECT VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話1上(會話1依舊是可重複讀，只是如下語句沒有顯示開啓事務)：

    -- 從新運行查詢語句，會被會話2阻塞
    -- 查詢2
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在會話2上：

-- 回滾事務
ROLLBACK TRANSACTION;
GO

會話2一旦回滾(提交)事務，被阻塞的會話1將返回結果48(40)
事務隔離級別越高，共享鎖被持有的時間越長。而可序列化還要申請粒度更高的範圍鎖，並一直持有到事務結束。因此，若是阻塞發生在共享鎖上面，能夠經過下降事務隔離級別獲得緩解。
SQLServer在處理排他鎖的時候，4個事務隔離級別都是同樣的。都是在修改的時候申請，直到事務提交的時候釋放(而不是語句結束之後當即釋放)。若是阻塞發生在排他鎖上面，是不能經過下降事務隔離級別獲得緩解的。

三、如何監視鎖的申請、持有和釋放

在已提交讀隔離級別下，會話1修改但還沒有提交，會話2讀取數據
一般可使用sp_lock命令來列出當前SQLServer裏全部的鏈接持有的鎖的內容

在SQLServer 2005之後，這個功能能夠由直接查詢sys.dm_tran_locks這張系統動態管理視圖來實現

SELECT request_session_id
      ,resource_type
      ,resource_associated_entity_id
      ,request_status
      ,request_mode
      ,resource_description
FROM   sys.dm_tran_locks
ORDER BY
       request_session_id
View Code


固然也能夠結合其餘DMV，直接查出某個數據庫上面的鎖是在哪些表格，以及哪些索引上面

USE AdventureWorks2008
GO
SELECT request_session_id
      ,resource_type
      ,resource_associated_entity_id
      ,request_status
      ,request_mode
      ,resource_description
      ,p.object_id
      ,OBJECT_NAME(p.object_id) AS OBJECT_NAME
      ,p.*
FROM   sys.dm_tran_locks
       LEFT JOIN sys.partitions p
            ON  sys.dm_tran_locks.resource_associated_entity_id = p.hobt_id
WHERE  resource_database_id = DB_ID('AdventureWorks2008')
ORDER BY
       request_session_id
      ,resource_type
      ,resource_associated_entity_id
View Code


能夠藉助Profiler定義一個跟蹤，添加Lock:Accquired，Lock:Released事件，監視語句執行過程當中SQLServer對鎖的申請和釋放。

3.一、定位阻塞

(1)SQLServer裏有沒有阻塞發生？是何時發生的？在哪一個數據庫上？

SELECT spid,kpid,blocked,waittime,s.waitresource,dbid,s.last_batch,status FROM sys.sysprocesses s WHERE spid>50

重點查看blocked<>0的鏈接，若是不爲0，並且也不是-二、-三、-4，那它就是被SPID等於這個字段值的那個鏈接給阻塞住了。通常來說，阻塞源頭的blocked字段會是Null，若是它也不等於0，說明它也被別人阻塞住了，要繼續查找阻塞住它的鏈接。
(2)和阻塞有關的鏈接是從哪些客戶應用來的？

SELECT spid,kpid,blocked,hostname,program_name,hostprocess,loginame,nt_domain,nt_username,net_address,net_library FROM sys.sysprocesses s WHERE spid>50

(3)爲何阻塞會發生？這個問題包括：
a、如今阻塞發生在哪一個或哪些資源上？
sp_lock尋找狀態爲wait的鎖資源，或者直接運行下面查詢

USE AdventureWorks2008
GO
SELECT request_session_id
      ,resource_type
      ,request_status
      ,request_mode
      ,resource_description
      ,OBJECT_NAME(p.object_id) AS OBJECT_NAME
      ,i.name index_name
FROM   sys.dm_tran_locks
       LEFT JOIN sys.partitions p
            ON  sys.dm_tran_locks.resource_associated_entity_id = p.hobt_id
       LEFT JOIN sys.indexes i
            ON  p.object_id = i.[object_id]
                AND p.index_id = i.index_id
ORDER BY request_session_id,resource_type
View Code

b、阻塞的源頭是在作什麼事情的時候申請了這些鎖？爲何會申請這些鎖？
鎖多是會話正在運行中的語句申請的，但也多是這個會話在先前開啓了一個事務，一直都沒有提交或回滾，鎖資源是事務開啓後的任何一個語句申請的，當時阻塞可能尚未發生。
若是是前者，只須抓住鏈接發過來的最後一句話便可。若是是後者，則要在阻塞發生以前預先開啓SQL Trace，一直跟蹤到問題發生。若是阻塞問題已經發生而跟蹤沒有開啓，那就沒有辦法知道事務是怎麼開啓的，以及鎖是什麼語句申請的了。因此有時候要抓住阻塞問題的根源，必須下決心在出問題以前就開啓服務器端跟蹤，等到問題重現爲止。
能夠運行一些腳本獲得某個鏈接當前正在運行的語句，和空閒鏈接(sleeping)上次運行的最後一個批處理語句。
下面這個查詢能夠返回全部正在運行中的鏈接和它正在運行的語句。若是一個鏈接處於空閒狀態，那就不會被返回。

SELECT p.session_id
      ,p.request_id
      ,p.start_time
      ,p.status
      ,p.command
      ,p.blocking_session_id
      ,p.wait_type
      ,p.Wait_time
      ,p.wait_resource
      ,p.total_elapsed_time
      ,p.open_transaction_count
      ,p.transaction_isolation_level
      ,SUBSTRING(
           qt.text
          ,p.statement_start_offset/2
          ,(
               CASE WHEN p.statement_end_offset=-1 THEN LEN(CONVERT(NVARCHAR(MAX) ,qt.text))*2
                    ELSE p.statement_end_offset
               END-p.statement_start_offset
           )/2
       ) AS "SQL statement"
      ,p.statement_start_offset
      ,p.statement_end_offset
      ,batch = qt.text
FROM   MASTER.sys.dm_exec_requests p
       CROSS APPLY sys.dm_exec_sql_text(p.sql_handle) AS qt
WHERE  p.session_id>50
View Code

運行DBCC INPUTBUFFER(spid)能夠得到從客戶端發送到SQLServer實例的最後一個批處理語句。這句話的優勢是無論鏈接是否正在運行，都會返回結果。缺點是它返回的是整個批處理語句，而不是當前正在執行的子句。
找到之後，通常就能肯定阻塞是不是當前運行的語句形成的。若是阻塞發生在表A上，而當前這句話不可能在這個表上加相應的鎖，那基本上能夠判定阻塞是因爲一個先前開啓的事務致使的。
c、阻塞的源頭當前的狀態是什麼？是一直在執行，仍是已經進入空閒狀態？

SELECT spid,kpid,blocked,waittype,status FROM sys.sysprocesses s WHERE spid>50

若是kpid和waittype兩個字段都是0，就是一個處於空閒狀態的鏈接。
d、若是它一直在執行，爲何要執行這麼久？
若是一個鏈接的kpid<>0(鏈接拿到來了一個線程資源)，waittype=0(它不須要等待任何資源)，它的狀態就會是runnable或running。若是一個鏈接的kpid<>0 and waittype<>0，則說明它要等待某個資源才能繼續執行。這時候鏈接狀態通常會是suspended。
e、若是已經進入空閒狀態，那爲何沒有釋放鎖資源？

SELECT spid,kpid,blocked,waittype,status,open_tran FROM sys.sysprocesses s WHERE spid>50

若是一個鏈接的kpid=0(鏈接沒有佔用線程資源) and waittype=0(它不須要等待任何資源)，那麼這個鏈接已經完成了客戶端發過來的全部請求，如今進入了空閒狀態，正在等待客戶端發送新的請求。
按道理在這種狀況下鏈接應該釋放先前申請的鎖資源纔對。若是這時它仍是阻塞的源頭，通常是由於它有先前開啓的事務沒有及時提交。這能夠經過檢查sysprocesses裏的open_tran>0確認。
f、其餘被阻塞的鏈接它們想要作什麼？爲何也要申請這些鎖資源？
使用步驟b裏的腳本，也可以知道被阻塞住的鏈接正在運行的語句。而後再去比較sp_lock的結果，就能大體判斷它申請的鎖數量是否合理。若是不是很合理，能夠經過優化語句、加合適的索引解決。

3.二、舉個例子(已提交讀)

會話1(spid=54)開啓事務更新數據還沒有提交

USE AdventureWorks2008;
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 修改1
    -- 休假時間減8
    UPDATE HumanResources.Employee
        SET VacationHours = VacationHours - 8
        WHERE BusinessEntityID = 4;

會話2(spid=55)讀取會話1中修改的行

USE AdventureWorks2008;
GO
BEGIN TRANSACTION;
    -- 查詢1
    -- 這個查詢會被會話1阻塞
    SELECT BusinessEntityID, VacationHours
        FROM HumanResources.Employee
        WHERE BusinessEntityID = 4;

在已提交讀的隔離級別下，指定語句不能讀取已由其餘事務修改但還沒有提交的數據。
此時SQLServer裏阻塞狀況

SPID 55的blocked字段不爲0，而是54。SPID 54的相應字段爲0。能夠得出結論，此時有阻塞發生，55被54阻塞住了。
和阻塞有關的鏈接是從哪些應用來的

發生阻塞和阻塞別人的鏈接分別是SPID 55和SPID 54，它們都是來自WORK上的Management Studio。
如今阻塞發生在哪一個或哪些資源上

SPID 55等待表Employee的主鍵PK_Employee_BusinessEntityID的S鎖，而SPID 54在表Employee的主鍵PK_Employee_BusinessEntityID持有X鎖。
阻塞的源頭是在作什麼事情的時候申請了這些鎖？爲何會申請這些鎖？

因爲SPID 54已是空閒鏈接，所以只能用DBCC INPUTBUFFER(spid)返回最後一個批處理語句。返回的語句是更新Employee表，所以它在對應鍵上申請X鎖。也就是說阻塞是由這個UPDATE語句形成的。注意，SPID 54中也能夠由UPDATE...GO...SELECT...此時，DBCC INPUTBUFFER(spid)僅會返回SELECT部分，顯然SELECT只會加S鎖，它和SPID 55相互兼容，那基本上能夠判定阻塞是因爲一個先前開啓的事務致使的。
阻塞的源頭當前的狀態是什麼？是一直在執行，仍是已經進入空閒狀態？若是已經進入空閒狀態，那爲何沒有釋放鎖資源？

SPID 54的kpid和waittype兩個字段都是0，就是一個處於空閒狀態的鏈接。open_tran=1，說明有一個未提交的事務。
其餘被阻塞的鏈接它們想要作什麼？爲何也要申請這些鎖資源？
被阻塞的SPID 55從Employee表讀取被SPID 54修改的行，需申請S鎖，沒法經過優化語句、添加索引解決。只能在阻塞源頭上，讓其更新完成後及時提交事務。

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