擦亮自己的眼睛去看SQLServer之談?wù)勬i機(jī)制

        在談?wù)凷QLServer的鎖機(jī)制之前，來思考以下這個(gè)場(chǎng)景：當(dāng)你在酷暑的時(shí)候騎著自己的小車往目的地行走時(shí)，路上連續(xù)遇到幾個(gè)時(shí)間很長(zhǎng)的紅燈，是不是很郁悶？有時(shí)候你可能實(shí)在受不了闖了個(gè)紅燈，其實(shí)在大部分情況下問題不大，如果通行的汽車很多那就不好說了。因?yàn)椴蛔袷匾?guī)則的人太多，都為了達(dá)到目的去走捷徑，不愿意等待。這樣才有了交警。交警的作用就是維護(hù)這些紅綠燈的規(guī)則。這些紅綠燈就像鎖一樣，鎖住或延長(zhǎng)你去目的地的時(shí)間。但是如果沒有交警大家又不自由遵守紅綠燈規(guī)則會(huì)導(dǎo)致什么呢？大家想想都知道。

        這個(gè)系列的一篇文章中提供的事務(wù)管理器中有個(gè)鎖管理器就是這里的交警。它維護(hù)著SQLServer中的鎖。前段提到的大部分情況指的就是在系統(tǒng)事務(wù)量不大的時(shí)候，這時(shí)候的鎖永遠(yuǎn)不會(huì)是什么大問題。除非你知道你的系統(tǒng)永遠(yuǎn)就給幾個(gè)人用，否則考慮到避免系統(tǒng)以后的并發(fā)量上升引起數(shù)據(jù)安全與效率問題，那你得深入了解鎖機(jī)制。在研究鎖之前，假定你已經(jīng)了解事務(wù)的ACID概念，它是整個(gè)SQLServer的精髓所在。如果沒有事務(wù)那就不用談鎖了，除了事務(wù)需要鎖以外其他任何東西都需要這個(gè)讓SQL不自由的機(jī)制。說到底鎖是一個(gè)平衡并發(fā)與數(shù)據(jù)安全的機(jī)制，如果沒有鎖，任何SQL都能覆蓋其他SQL執(zhí)行的數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)不一致的情況。如果鎖得太狠，那將影響數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)性以及效率（包括鎖本身帶來的額外開銷）。這時(shí)候就需要去權(quán)衡，SQLServer鎖管理器就充當(dāng)權(quán)衡這兩者關(guān)系的角色，如下圖所示：

        SQLServer中鎖的知識(shí)點(diǎn)實(shí)在太多，比如鎖從模式上分為：共享鎖(S)、更新鎖(U)、排他鎖(X)、架構(gòu)鎖(Sch-S、Sch-M)、意向鎖(IS、IU、IX)、轉(zhuǎn)換鎖(SIX、SIU、UIX)、大容量更新鎖(BU)；鎖從粒度上分為：數(shù)據(jù)庫鎖、文件鎖、表鎖、堆鎖、索引鎖、頁鎖、鍵鎖、區(qū)鎖、行鎖、應(yīng)用程序鎖、元數(shù)據(jù)鎖；鎖之間存在兼容性問題；鎖會(huì)根據(jù)情況進(jìn)行升級(jí)；鎖控制不好會(huì)出現(xiàn)死鎖；悲觀鎖的隔離性：未提交讀、已提交讀、可重復(fù)讀、可序列化；樂觀鎖的隔離性：讀提交快照隔離、快照隔離；閂（shuan）鎖。。。隨便列下就一大堆問題要說清楚需要花很大篇幅。還是抱著與前幾篇文章的風(fēng)格，仔細(xì)分析一個(gè)具體的問題——鎖升級(jí)。

        1、準(zhǔn)備

         有一個(gè)動(dòng)態(tài)管理視圖可以查看所有鎖：sys.dm_tran_locks，還有一個(gè)動(dòng)態(tài)管理視圖可以查看哪些請(qǐng)求正在阻塞其他的請(qǐng)求：sys.dm_os_waiting_tasks

        2、什么是鎖升級(jí)

         鎖升級(jí)是指鎖的粒度由細(xì)向粗轉(zhuǎn)換。如：由行鎖轉(zhuǎn)成表鎖。

        3、需要鎖升級(jí)嗎？

        一般來說，鎖的粒度越小，并發(fā)性越好但是如果去鎖定的東西多就需要的鎖越多，這樣會(huì)消耗SQLServer的cpu與內(nèi)存。一個(gè)鎖占用內(nèi)存約為96字節(jié)，你算算如果用行鎖去鎖定百萬千萬的表需要多少內(nèi)存。而且管理鎖（創(chuàng)建鎖、維護(hù)鎖、銷毀鎖等）也是有代價(jià)的，會(huì)消耗cpu。 如果用一個(gè)大點(diǎn)的鎖就將這些百萬千萬的鎖合并成一個(gè)鎖了，管理起來也方便消耗資源也小。

        4、什么時(shí)候出現(xiàn)鎖升級(jí)

         SQLServer意識(shí)到鎖定的頁面或行數(shù)過大的時(shí)候發(fā)生。怎么意識(shí)到過大呢？由兩種方法識(shí)別：請(qǐng)求用于的鎖的數(shù)目超過鎖數(shù)目臨界值；鎖管理器為單獨(dú)一個(gè)查詢消耗過多的內(nèi)存超過內(nèi)存臨界值。有其他一個(gè)超過臨界值，SQLServer就會(huì)試圖升級(jí)。注意這里說的鎖數(shù)據(jù)以及內(nèi)存是值由同一個(gè)查詢發(fā)生的，而不是總共的。這里說的臨界值并不是固定的，SQLServer采用啟發(fā)式算法去動(dòng)態(tài)調(diào)整。

        5、控制鎖升級(jí)

         SQLServer提供一些可以讓我們控制鎖升級(jí)的入口。在SQLServer2008中可以通過：

         alter table test

         set (lock_escalation = auto|table|disable)

         我們還可以通過在代碼中顯示指定pagelock、tablock提示，會(huì)強(qiáng)制SQLServer使用更粗的鎖。不過這個(gè)設(shè)置不合理的話會(huì)導(dǎo)致并發(fā)降低。建議一般情況下不用，除非你很清楚這樣帶來的影響。

        6、舉例說明 

        6.1建庫建表：

        create database Test

        create table test

        查看當(dāng)前鎖情況：

        6.2循環(huán)插入幾十萬條記錄：

        while 1 = 1

        insert into test(Name) values ('kk')

        插入時(shí)的鎖快照 :

        從上圖中看出這個(gè)快照中有：三個(gè)數(shù)據(jù)庫共享鎖、一個(gè)頁級(jí)意向排他鎖、一個(gè)表級(jí)意向排他鎖、兩個(gè)行級(jí)排他鎖。

        三個(gè)數(shù)據(jù)庫共享鎖：前面已經(jīng)提過，默認(rèn)某個(gè)連接對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫有個(gè)共享鎖；

        一個(gè)頁級(jí)意向排他鎖、一個(gè)表級(jí)意向排他鎖：在頁以及表級(jí)表示資源的一部分實(shí)際已經(jīng)有鎖進(jìn)行保護(hù)，這樣的好處允許其他請(qǐng)求鎖在表頁級(jí)別上進(jìn)行檢查，減少不必要的更細(xì)的鎖請(qǐng)求，提高性能。比如在這種情況下，如果允許alter操作那么這個(gè)操作就會(huì)等待因?yàn)檫@里有表級(jí)排他鎖，它提示alter操作該表有活動(dòng)。

       6.3 跟蹤Lock:Escalation事件

        在profiler中設(shè)置只跟蹤Lock:Escalation事件，鎖升級(jí)事件。

       6.4更新表中記錄：

         update test set name = 'name' where name = 'kk'

         在profiler中看到了Lock:Escalation事件被觸發(fā)：

        更新時(shí)的快照為（按順序）：

 

           如上圖：此時(shí)update操作以排他鎖定它更新的行。

            如上圖：此時(shí)update操作以排他鎖鎖定了整個(gè)表，以架構(gòu)穩(wěn)定鎖（Sch-S）鎖定它相關(guān)的元數(shù)據(jù)表。

           如上圖：此時(shí)釋放了對(duì)元數(shù)據(jù)表的架構(gòu)穩(wěn)定鎖（Sch-S）鎖，剩下對(duì)整個(gè)表的排他鎖。

           從上面的分析中，發(fā)現(xiàn)SQLServer鎖機(jī)制是有點(diǎn)復(fù)雜的，不過也是很有意思的。研究后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它真的很智能。今天分析就到此結(jié)束，文中如有描述不當(dāng)?shù)牡胤剑瑲g迎指出。共同進(jìn)步才是硬道理。