SQL Server 的锁机制

本文深入探讨了SQLServer中的并发控制机制及其锁管理,包括锁的内涵、作用及不同类型,旨在解决多用户共享数据库时产生的并发问题,如脏读、幻读等,并详细解释了不同类型的锁如何确保数据的一致性和完整性。

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        SQL Server支持多用户共享同一数据库,但是,当多个用户对同一个数据库进行修改时,会产生并发问题,是用锁可以解决用户存取数据的这个问题,从而保证数据库的完整性和一致性。对于一般的用户,通过系统的自动锁管理机制基本可以满足是用要求,但如果对数据库安全、数据库完整性和一致性有特殊要求,则需要亲自控制数据库的锁和解锁,这就需要了解SQL Server 的锁机制,掌握锁的只用方法。


锁的内涵与作用:

        数据库中数据的并发操作经常发生,而对数据的并发操作会带来下面的一些问题:脏读、幻读、非重复性读取、丢失更新。

脏读:

      脏读又称无效数据的读出,是指在数据库访问中,事务T1将某一值修改,然后事务T2读取该值,此后T1因为某种原因撤销对该值的修改,这就导致了T2所读取到的数据是无效的。脏读就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据,依据脏数据所做的操作可能是不正确的。

幻读:

        事务A读取与搜索条件相匹配的若干行。事务B以插入或删除行等方式来修改事务A的结果集,然后再提交。
幻读是指当事务不是独立执行时发生的一种现象,例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,比如这种修改涉及到表中的“全部数据行”。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入“一行新数据”。那么,以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样.一般解决幻读的方法是增加范围锁RangeS,锁定检锁范围为只读,这样就避免了幻读。

非重复性读取

        如果一个事物不止一次的读取相同的记录,但在两次读取中间有另一个事务刚好修改了数据,则两次读取的数据将出现差异,此时就发生了非重复性读取。例如事务1和事务2都读取一条工资为2310的数据行,如果事务1将记录中的工资修改为2500并提交,

则事务2中使用的员工工资任为2310.

丢失更新:

        一个事务更新了数据库之后,另一个事务再次对数据库更新,此时系统只能保留最后一个数据的修改。

        使用锁将可以实现并发控制,并能保证多个用户同时操作同一数据库中的数据而不发生上述数据不一致的问题


可锁定资源与所得类型:

可锁定资源:

        使用SQL Server 中的锁机制可以锁定不同的类型的资源,即具多粒度锁,为了使锁的成本降到最低,SQL Server 会自动将资源锁定在合适的层次,锁定层次越高,它的粒度就越粗。锁定在较高的层次,例如表,就限定了其他市区对表中任意部分进行访问,但需要的资源较少,应为要维护的锁较少;在说较小的层次,例如行,可以增加并发但需要较大的资源,应为锁定了许多行,需要控制许多锁。对于SQL Server 来说,可以根据粒度大小分为6种可锁定的资源,这些资源由粗到细分别是:

        数据库>>表>>区段页>>页>>键>>行

锁的类型:

        SQL Server 中提供了多种锁模式,在这些类型的锁中,有些类型之间可以兼容,有些类型之间的锁是不可以兼容的。锁模式决定了并发事务访问资源的方式。江面介绍几种常用的锁:

       更新锁:

               一般用于可更新的资源,可以防止多个会话在读取、锁定,以及可能进行的资源更新时出现死锁的情况,当一个事务查询数据以便进行修改时,可以对 数据项施加更新锁,如果事务修改资源,则资源自动转换成排它锁,否则转换成共享锁。一次只有一个事务可以获得资源的更新锁,它允许其他事务对资源的共享访问,但阻止排他式的访问。

       排他锁

             用于修改数据操作,确保不会同时对同一资源进行多重更新。

       共享锁:

                用于读取数据操作,允许多个事务读取相同的数据,但不允许其他事务修改当前的数据,当多个事务读取一个资源时,资源上存在共享锁,任何其他事务都不能修改事务,除非将事务隔离级别设置为可重复读取或更高级别,或者在事务生存周期内用锁定提示对共享锁进行保留,那么数据一旦完成读取,资源上的共享锁立即得以释放。

       键范围锁:

                可防止幻读,通过保护行之间键的范围,还可以防止对事务访问的记录经进行幻象插入或删除。

        架构锁:

               执行表的数据定义操作时使用架构修改锁,在架构修改锁其作用的期间,会防止对表的并发访问。这意味着在释放架构修改锁之前,该锁之外的所有操作都将被阻止。

SQL Server锁机制是数据库管理系统中用于控制并发访问和保证数据一致性的核心功能之一。通过锁机制SQL Server 能够防止多个用户同时修改相同的数据,从而避免数据不一致、脏读、不可重复读等问题。 ### 锁的类型 SQL Server 支持多种类型的锁,以适应不同的并发需求和事务隔离级别: - **共享锁(Shared Lock, S)**:允许事务读取数据行。在共享锁存在时,其他事务可以获取共享锁,但不能获取排他锁。共享锁通常在 `SELECT` 语句执行时使用。 - **排他锁(Exclusive Lock, X)**:确保事务可以独占访问数据。在排他锁存在时,其他事务既不能获取共享锁也不能获取排他锁。排他锁通常在 `INSERT`, `UPDATE`, 或 `DELETE` 语句执行时使用。 - **更新锁(Update Lock, U)**:一种介于共享锁和排他锁之间的锁。当 SQL Server 准备更新数据时,会先获取更新锁,之后再升级为排他锁。更新锁可以防止死锁的发生。 - **意向锁(Intent Locks)**:表示某个事务希望在更低层级的资源上获取锁。例如,表级意向锁表示事务可能在该表的某些行上加锁。 - **架构锁(Schema Locks)**:用于保护数据库对象的结构,如表或索引的定义。在对数据库对象进行更改时会使用架构锁。 - **大容量更新锁(Bulk Update Locks)**:用于支持大容量复制操作,可以在不影响其他事务的情况下进行大量数据加载[^2]。 ### 锁的粒度 SQL Server 支持不同级别的锁粒度,包括但不限于: - **行级锁(Row-Level Locking)**:锁定单个数据行,适用于高并发环境下的细粒度控制。 - **页级锁(Page-Level Locking)**:锁定包含多行数据的数据页。 - **表级锁(Table-Level Locking)**:锁定整个表,通常在大规模数据操作时使用。 ### 死锁与阻塞 当两个或更多事务互相等待对方释放资源上的锁时,就会发生死锁。SQL Server 有一个死锁检测机制,能够自动识别并解决死锁问题,通常是通过回滚其中一个事务来打破循环依赖。阻塞则发生在某个事务必须等待另一个事务释放其所需的锁时。长时间的阻塞会影响系统性能,因此需要合理设计应用程序逻辑和事务处理流程。 ### 使用指南 为了有效管理和优化 SQL Server 中的锁行为,以下是一些最佳实践建议: - **最小化事务持有时间**:尽量减少事务的持续时间,以便尽快释放持有的锁,降低阻塞的可能性。 - **保持一致性访问顺序**:确保所有事务按照相同的顺序访问资源,有助于减少死锁的发生。 - **选择合适的隔离级别**:根据业务需求选择适当的事务隔离级别。较低的隔离级别可能会导致更多的并发问题,而较高的隔离级别则可能导致更多的锁竞争。 - **监控锁活动**:利用 SQL Server 提供的动态管理视图 (DMVs) 和性能计数器来监视锁的状态和趋势,及时发现潜在的问题。 - **调整索引策略**:合理的索引设计可以帮助减少查询过程中需要扫描的数据量,进而减少锁定的范围和数量。 ```sql -- 示例:查看当前活动的锁信息 SELECT request_session_id AS SPID, OBJECT_NAME(resource_associated_entity_id) AS ObjectName, resource_type AS ResourceType, request_mode AS RequestMode, request_status AS RequestStatus FROM sys.dm_tran_locks WHERE resource_type != 'DATABASE'; ``` 以上代码片段展示了如何使用动态管理视图 `sys.dm_tran_locks` 来获取当前实例中所有非数据库级别的锁信息。这有助于 DBA 快速定位到具体的锁争用情况,并采取相应的措施进行调优。
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