9i10g11g编程艺术——锁和闩

来源：互联网发布：php cookie能存多少编辑：程序博客网时间：2024/05/01 06:25

1、锁类型

oracle中主要有3中类型锁：

DML锁（DML lock）：DML代表数据操作语言。一般来讲，这表示select、insert、update、merge和delete语句。DML锁机制允许并发执行数据修改。例如，DML锁可能是特定数据行上的锁，或者是锁定表中所有行的表级锁。

DDL锁（DDL lock）：DDL代表数据定义语言，如create和alter语句等。DDL锁可以保护对象结构定义。

内部锁和闩：orange使用这些锁来保护其内部数据结构。闩（latch）是orange采用的一种轻量级的低级串行化设备，功能上类似于锁。不要被“轻量级”这个词搞糊涂或蒙骗了，你会看到，闩是数据库中导致竞争的一个常见原因。轻量级指的是闩的实现，而不是闩的作用。

2、DML锁

DML锁（DML lock）用于确保一次只有一个人能修改某一行，而且你正在处理一个表时别人不能删除这个表。在你工作时，oracle会透明程度不易的为你加这些锁。

2.1、TX锁

在oracle中，闩为数据的一个属性。oracle并没有一个传统的锁管理器，不会用锁管理器为系统中锁定的每一行维护一个长长的列表。不过，其他的许多数据库却是这样做的，因为对于这些数据库来说，锁是一种稀有资源，需要对锁的使用进行监视。使用的锁越多，系统要管理的方面就越多，所以在这些系统中，如果使用了“太多的”锁就会有问题。

oracle中的锁定过程如下所示。

（1）找到想锁定的那一行的地址。

（2）到达那一行。

（3）锁定这一行——在这行的位置，而非某个大列表。（如果这一行已经锁定，则等待锁住它的事务结束，除非使用了nowait选项。）

仅此而已。由于闩为数据的一个属性，oracle不需要传统的锁管理器。事务只是找到数据，如果数据还没有被锁定，则对其锁定。有意思的是，找到数据时，它可能看上去被锁住了，但实际上并非如此。在oracle中对数据行锁定时，行指向事务ID的一个副本，事务ID存储在包含数据的块中，释放锁时，事务ID却会保留下来。这个事务ID是事务所独有的，表示了撤销段号、槽和序列号。事务ID留在包含数据行的块上，可以告诉其他会话：你“拥有”这个数据（并非块上的所有数据都是你的，只是你修改的那一行“归你所有”）。另一个会话到来时，他会看到锁ID，由于锁ID表示一个事务，所以可以很快的查看持有这个锁的事务是否还是活动的。如果锁不活动，则允许会话访问这个数据。如果锁还是活动的，会话就会要求一旦释放锁就得到通知。因此，这就有了一个排队机制：请求锁的会话会排队，等待目前拥有锁的事务执行，然后的得到数据。

现在启动一个事务。

u1@ORCL> update dept set dname = initcap(dname);

已更新4行。

u1@ORCL> select username,

2 v$lock.sid,

3 trunc(id1 / power(2, 16)) rbs,

4 bitand(id1, to_number('ffff', 'xxxx')) + 0 slot,

5 id2 seq,

6 lmode,

7 request

8 from v$lock, v$session

9 where v$lock.type = 'TX'

10 and v$lock.sid = v$session.sid

11 and v$session.username = USER;

USERNAME SID RBS SLOT SEQ LMODE REQUEST

------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

U1 25 6 4 9397 6 0

u1@ORCL> select XIDUSN, XIDSLOT, XIDSQN from v$transaction;

XIDUSN XIDSLOT XIDSQN

---------- ---------- ----------

6 4 9397

V$lock表中的LMODE为6是一个排他锁，REQUEST为0则意味着你没有发出请求。也就是说，你拥有这个锁。

0 - none
1 - null (NULL)
2 - row-S (SS) 行共享：共享表锁
3 - row-X (SX) 行专用：用于行的修改
4 - share (S) 共享锁：阻止其他DML操作
5 - S/Row-X (SSX) 共享行专用：阻止其他事务操作
6 - exclusive (X) 专用：独立访问使用

RBS、SLOT和SEQ值与v$transaction信息匹配。这就是我的事务ID。

下面使用同样的用户启动另一个会话，更新emp表中的某些行，并希望视图更新dept：

u1@ORCL> update emp set ename = upper(ename);

已更新14行。

u1@ORCL> update dept set deptno = deptno-10; --阻塞

现在这个会话会阻塞。如果再次运行V$查询，可以看到下面的结果：

u1@ORCL> select username,

2 v$lock.sid,

3 trunc(id1 / power(2, 16)) rbs,

4 bitand(id1, to_number('ffff', 'xxxx')) + 0 slot,

5 id2 seq,

6 lmode,

7 request

8 from v$lock, v$session

9 where v$lock.type = 'TX'

10 and v$lock.sid = v$session.sid

11 and v$session.username = USER;

USERNAME SID RBS SLOT SEQ LMODE REQUEST

------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

U1 143 6 4 9397 0 6

U1 143 1 26 6920 6 0

U1 25 6 4 9397 6 0

u1@ORCL> select XIDUSN, XIDSLOT, XIDSQN from v$transaction;

XIDUSN XIDSLOT XIDSQN

---------- ---------- ----------

1 26 6920

6 4 9397

这里可以看到开始了一个新的事务，事务ID是（1,26,6920）。这一次这个新会话（SID=143）在V$LOCK中有两行。其中一行表示它所拥有的锁（LMODE=6）。另外还有一行，显示了一个值为6的REQUEST。这是一个对排他锁的请求。有意思的是，这个请求行的RBS/SLOT/SEQ值正是锁持有者的事务ID。SID=25的事务阻塞了SID=143的事务。只需要执行V$LOCK的一个自联结，就可以更明确的看出这一点：

u1@ORCL> select

2 (select username from v$session where sid=a.sid) blocker,

3 a.sid,

4 ' is blocking ',

5 (select username from v$session where sid=b.sid) blockee,

6 b.sid

7 from v$lock a, v$lock b

8 where a.block = 1

9 and b.request > 0

10 and a.id1 = b.id1

11 and a.id2 = b.id2;

BLOCKER SID 'ISBLOCKING' BLOCKEE SID

------------------------------ ---------- ------------- ------------------------------ ----------

U1 25 is blocking U1 143

另一个会话一旦放弃锁，请求行就会消失。这个请求行就是排队机制。如何用数据本身来管理锁定和事务信息。这是块开销的一部分。数据块的最前面有一个“开销”空间，这里会存放该块的一个事务表。对于锁定了该块中某些数据的各个“实际”事务，在这个事务表中都有一个相应的条目。这个结构的大小由创建对象时CREATE语句上的两个物理属性参数决定。

INITRANS：这个结构初始的预分配大小。对于索引和表，这个大小默认为2。

MAXTRANS：这个结构可以以扩展到的最大大小。它默认为255，实际中，最小值为2。在oracle 10g及更高的版本中，这个设置已经废弃了，所以不在使用。这个版本中的MAXTRANS总是255。默认情况下，每个块最开始都有两个事务槽。

2.2、TM锁

TM锁用于确保在修改表的内容时，表的结构不会改变。

u1@ORCL> insert into t1 values ( 1 );

已创建 1 行。

u1@ORCL> insert into t2 values ( 1 );

已创建 1 行。

u1@ORCL> select (select username

2 from v$session

3 where sid = v$lock.sid) username,

4 sid,

5 id1,

6 id2,

7 lmode,

8 request, block, v$lock.type

9 from v$lock

10 where sid = (select sid

11 from v$mystat

12 where rownum=1);

USERNAME SID ID1 ID2 LMODE REQUEST BLOCK TY

--------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- --

U1 148 100 0 4 0 0 AE

U1 148 103209 0 3 0 0 TM

U1 148 103210 0 3 0 0 TM

U1 148 524301 10072 6 0 0 TX

u1@ORCL> select object_name, object_id

2 from user_objects

3 where object_name in ('T1','T2');

OBJECT_NAME OBJECT_ID

--------------- ----------

T1 103209

T2 103210

尽管每个事务只能得到一个TX锁，但是TM锁则不同，修改了多少个对象，就能得到多少个TM锁。在系统中允许的TM锁总数可以由你来配置（dml_locks参数定义）。实际上，这个数可能设置为0。但这并不是说你的数据库变成了一个只读数据库，而是说不允许DDL。通过使用ALTER TABLE TABLENAME DISABLE TABLE LOCK命令，还可以逐对象的禁用TM锁。这是一种快捷方法，可以使意外删除的表“难度更大”，因为在删除表之前，你必须重新启用表锁。

3、DDL锁

在DDL操作中会自动为对象加DDL锁，从而保护这些对象不会被其他会话所修改。例如，如果我执行一个DDL操作ALTER TABLE T，在表T上就会加一个排他DDL锁，以防止其他会话得到这个表的DDL锁和TM锁。

在oracle中DDL一定会提交。每条CREATE、ALTER等语句实际上都如下执行：

begin

commit;

DDL-STATEMENT

commit;

exception

when others then rollback;

end;

DDL一开始就提交，一定要知道这一点。

4、闩

闩（latch）是轻量级的串行化设备，用于协调对共享数据结构、对象和文件的多用户访问。

闩用于保护某些内存结构，如数据库块缓冲区或共享池中的库缓存。一般会在内部以一种“愿意等待”（willing to wait）模式请求闩。这说明，如果闩不可用，请求会话会睡眠很短的一段时间，并在以后再次尝试这个操作。还可以采用一种“立即”（immediate）模式请求其他闩，这与SELECT FOR UPDATE NOWAIT的思想很相似，说明这个进程会做其他事情（如获取另一个与之相当空闲闩），而不只是坐而等待这个闩直到它可用。由于许多请求者可能会同时等待一个闩，你会看到一些进程等待的时间比其他进程要长一些。闩的分配相当随机，这要看运气好坏了。闩释放后，紧接着不论哪个会话请求闩都会得到它。等待闩的会话不会排队，只是一大堆会话在不断的重试。

闩只保持很短的时间，而且提供了一种清理机制，万一某个闩持有者在持有闩时异常的“死掉了”，就能执行清理。这个清理过程有PMON执行。

队列锁（enqueue）这也是一种更复杂的串行化设备，例如，在更新数据库表中的行时就会使用队列锁。与闩的区别在于，队列锁允许请求者“排队”等待资源。对于闩请求，请求者会话会立即得到通知是否得到了闩。而对于队列锁，请求者会话会阻塞，直至真正得到锁。

4.1、闩“自旋”

等待闩可能是一个代价很高的操作。如果闩不是立即可用的，我们就得等待（大多数情况下都是如此），在一台多CPU机器上，我们的会话就会自旋（spin），也就是说，在循环中反复的尝试来得到闩。出现自旋的原因是，上下文切换（context switching）的开销很大（上下文切换是指被“踢出”CPU，然后又必须调度回CPU）。所以，如果进程不能立即得到闩，我们就会一直呆在CPU上，并立即再次尝试，而不是先睡眠、放弃CPU，等到必须调度回CPU时才再次尝试。之所以呆在CPU上，是因为我们指望闩的持有者正在另一个CPU上忙于处理（由于闩设计为只保持很短的时间，所以一般是这样），而且会很快放弃闩。如果出现自旋并不断的尝试想得到闩，但是之后还是得不到闩，此时我们的进程才回睡眠，或者让开CPU，而让其他工作进行。我们尝试得到闩时，可能会消耗大量的CPU时间。系统看上去非常忙（因为消耗了很多CPU时间），但是并没有做多少实际的工作。