SQLSERVER 语句交错引发的死锁研究

2023-02-20 17:38:34

一：背景

1. 讲故事

相信大家在使用 SQLSERVER 的过程中经常会遇到 阻塞 和 死锁，尤其是 死锁，比如下面的输出：


(1 row affected)
Msg 1205, Level 13, State 51, Line 5
Transaction (Process ID 62) was deadlocked on lock resources with another process and has been chosen as the deadlock victim. Rerun the transaction.

要解决死锁问题，个人感觉需要非常熟知各种隔离级别，尤其是 可提交读 模式下的 CURD 加解锁过程，这一篇我们就来好好聊一聊。

二：死锁简析

1. 一个测试案例

开启两个会话 65 和 66 ，分别使用如下查询。


-- 会话 65 --
BEGIN TRAN
UPDATE dbo.Employees SET Title='Dr.' WHERE EmployeeID=1;
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Orders WHERE OrderID=10258
ROLLBACK

-- 会话 66 --
BEGIN TRAN
UPDATE  dbo.Orders SET  ShipAddress='上海' WHERE OrderID=10258
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Employees WHERE EmployeeID=1;
ROLLBACK

两个会话非常简单，交错的对 Employees 和 Orders 进行 SELECT 和 UPDATE 操作，稍等几秒后就会出现死锁。

2. 寻找死锁源头

当我们的应用程序拿到了这样的输出其实作用是不大的，要想溯源好就是通过不断的对 SQLSERVER 进行监视来捕获死锁时的上下文信息，手段也有很多：

SQL Server Profile
DBCC TRACEON(1222)
DMV VIEW

这里我们就用种方式，一定要勾选 TextData 项，因为这里面会有死锁上下文信息的xml表示，截图如下：

将 profile 开启后，重新执行刚才的两个查询，一旦出现死锁，profile 就会成功捕获，然后 copy 出 TextData 项，截图如下：


<deadlock-list>
 <deadlock victim="process2d69c9748c8">
  <process-list>
   <process id="process2d69c9748c8" taskpriority="0" logused="324" waitresource="KEY: 7:72057594043170816 (8194443284a0)" waittime="1304" ownerId="70740" transactionname="user_transaction" lasttranstarted="2023-02-19T22:11:26.413" XDES="0x2d6a0200428" lockMode="S" schedulerid="5" kpid="13816" status="suspended" spid="66" sbid="0" ecid="0" priority="0" trancount="1" lastbatchstarted="2023-02-19T22:11:26.413" lastbatchcompleted="2023-02-19T22:11:26.410" lastattention="1900-01-01T00:00:00.410" clientapp="Microsoft SQL Server Management Studio - Query" hostname="DESKTOP-STS8TPB" hostpid="1696" loginname="DESKTOP-STS8TPB\Administrator" isolationlevel="read committed (2)" xactid="70740" currentdb="7" currentdbname="Northwind" lockTimeout="4294967295" clientoption1="671090784" clientoption2="390200">
    <executionStack>
     <frame procname="adhoc" line="5" stmtstart="24" stmtend="128" sqlhandle="0x020000007383d935b349bc173c0f104de14945e9a526322b0000000000000000000000000000000000000000">
unknown     </frame>
     <frame procname="adhoc" line="5" stmtstart="204" stmtend="294" sqlhandle="0x020000002c3b203105961d63d10b17e54ed6ac081105f9450000000000000000000000000000000000000000">
unknown     </frame>
    </executionStack>
    <inputbuf>

BEGIN TRAN
UPDATE  dbo.Orders SET  ShipAddress=&apos;上海&apos; WHERE OrderID=10258
WAITFOR DELAY &apos;00:00:10&apos;
SELECT * FROM dbo.Employees WHERE EmployeeID=1;
ROLLBACK
    </inputbuf>
   </process>
   <process id="process2d6ae694ca8" taskpriority="0" logused="368" waitresource="KEY: 7:72057594044088320 (59ce0997f9b8)" waittime="3468" ownerId="70716" transactionname="user_transaction" lasttranstarted="2023-02-19T22:11:24.247" XDES="0x2d6a7284428" lockMode="S" schedulerid="9" kpid="7124" status="suspended" spid="65" sbid="0" ecid="0" priority="0" trancount="1" lastbatchstarted="2023-02-19T22:11:24.247" lastbatchcompleted="2023-02-19T22:11:24.247" lastattention="1900-01-01T00:00:00.247" clientapp="Microsoft SQL Server Management Studio - Query" hostname="DESKTOP-STS8TPB" hostpid="1696" loginname="DESKTOP-STS8TPB\Administrator" isolationlevel="read committed (2)" xactid="70716" currentdb="7" currentdbname="Northwind" lockTimeout="4294967295" clientoption1="671090784" clientoption2="390200">
    <executionStack>
     <frame procname="adhoc" line="5" stmtstart="26" stmtend="118" sqlhandle="0x02000000dd7720067e0519b8a368501716c04b4b50cfe6be0000000000000000000000000000000000000000">
unknown     </frame>
     <frame procname="adhoc" line="5" stmtstart="196" stmtend="282" sqlhandle="0x0200000093f01512208755a056f5f28930fbd3dedf58a2850000000000000000000000000000000000000000">
unknown     </frame>
    </executionStack>
    <inputbuf>

BEGIN TRAN
UPDATE dbo.Employees SET Title=&apos;Dr.&apos; WHERE EmployeeID=1;
WAITFOR DELAY &apos;00:00:10&apos;
SELECT * FROM dbo.Orders WHERE OrderID=10258
ROLLBACK
    </inputbuf>
   </process>
  </process-list>
  <resource-list>
   <keylock hobtid="72057594043170816" dbid="7" objectname="Northwind.dbo.Employees" indexname="PK_Employees" id="lock2d69ccbbb80" mode="X" associatedObjectId="72057594043170816">
    <owner-list>
     <owner id="process2d6ae694ca8" mode="X"/>
    </owner-list>
    <waiter-list>
     <waiter id="process2d69c9748c8" mode="S" requestType="wait"/>
    </waiter-list>
   </keylock>
   <keylock hobtid="72057594044088320" dbid="7" objectname="Northwind.dbo.Orders" indexname="PK_Orders" id="lock2d69ccbbf80" mode="X" associatedObjectId="72057594044088320">
    <owner-list>
     <owner id="process2d69c9748c8" mode="X"/>
    </owner-list>
    <waiter-list>
     <waiter id="process2d6ae694ca8" mode="S" requestType="wait"/>
    </waiter-list>
   </keylock>
  </resource-list>
 </deadlock>
</deadlock-list>

虽然上面有图形化表示，但在生产环境下参考价值并不多，因为这张图蕴含的信息比较少，熟读和整理 xml 的内容就非常必要了，截图如下：

仔细观察上面的这张图可以清晰的看到，spid=66 持有了 Orders.PK_Orders 索引上哈希码为 59ce0997f9b8 键值的 X 锁，之后需要再次获取 Employees.PK_Employees 索引上哈希码为 8194443284a0 键值上的 S 锁，很不巧的是，此时的 Employees.PK_Employees 索引上哈希码为 8194443284a0 的键值已经被 spid=65 的会话附加了 X 锁，这是一种典型的相互等待造成的死锁。

同时也可以观察到，我们的语句是一个 adhoc 即时查询，其外层也没有 存储过程 之类的包围语句。

3. 寻找解决方案

知道了是什么语句和什么语句之间的冲突之后，后面的问题就比较简单了，常见措施如下：

使用 nolock 脏读

由于冲突中涉及到了 S 锁，其实绝大多数系统对脏读不是特别敏感，所以使用 nolock 无锁提示是一个好办法。


BEGIN TRAN
UPDATE  dbo.Orders SET  ShipAddress='上海' WHERE OrderID=10258
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Employees WITH(NOLOCK) WHERE EmployeeID=1;
ROLLBACK


BEGIN TRAN
UPDATE dbo.Employees SET Title='Dr.' WHERE EmployeeID=1;
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Orders WITH(NOLOCK) WHERE OrderID=10258
ROLLBACK

使用 MVCC 多版本控制

现代化的关系型数据库都支持 快照读 来解决 并发读写 的冲突，同时又能保证不脏读，简而言之就是在事务修改时将修改前的数据存到 tempdb 中来形成字段的版本化。

首先需要从 数据库 级别开启它。


ALTER DATABASE Northwind SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON

然后在各自事务中显式使用 SNAPSHOT 隔离级别查询，参考sql如下：


-- 会话 65 --
SET TRAN ISOLATION LEVEL SNAPSHOT
BEGIN TRAN
UPDATE dbo.Employees SET Title='Dr.' WHERE EmployeeID=1;
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Orders WHERE OrderID=10258
ROLLBACK

-- 会话 66 --
SET TRAN ISOLATION LEVEL SNAPSHOT
BEGIN TRAN
UPDATE  dbo.Orders SET  ShipAddress='上海' WHERE OrderID=10258
WAITFOR DELAY '00:00:10'
SELECT * FROM dbo.Employees  WHERE EmployeeID=1;
ROLLBACK

三：总结

在真实的死锁案例集锦中，相对来说 语句顺序交错 引发的死锁会相对多一些，其次就是 书签查找，这个放到后面的文章中来聊，面对 语句顺序交错 的场景尽量的收集整理死锁的 xml数据，或许有很多意想不到的发现。

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数据库开发

创建时间：2020-06-17 14:33:07

数据库开发是数据库管理系统(DBMS)和数据库应用软件设计研发的总称，主要是数据运维、参与数据库生产环境的问题优化和解决等方面的事宜

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