三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)：鎖機(jī)制與鎖模式如何正確掌握

　　此文章主要向大家講述的是正確掌握SQL Server鎖機(jī)制與鎖模式，如果你對(duì)掌握SQL Server鎖機(jī)制與鎖模式心存好奇的話，以下的文章將會(huì)揭開(kāi)它的神秘面紗。希望你在瀏覽完之后會(huì)有所收獲。

　　各種大型數(shù)據(jù)庫(kù)所采用的鎖的基本理論是一致的，但在具體實(shí)現(xiàn)上各有差別。SQL Server更強(qiáng)調(diào)由系統(tǒng)來(lái)管理鎖。在用戶有SQL請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)分析請(qǐng)求，自動(dòng)在滿足鎖定條件和系統(tǒng)性能之間為數(shù)據(jù)庫(kù)加上適當(dāng)?shù)逆i，同時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行期間常常自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)行動(dòng)態(tài)加鎖。

　　對(duì)于一般的用戶而言，通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)鎖定管理機(jī)制基本可以滿足使用要求，但如果對(duì)數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)完整性和一致性有特殊要求，就需要了解SQL Server鎖機(jī)制，掌握數(shù)據(jù)庫(kù)鎖定方法。

　　鎖是數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)非常重要的概念，它主要用于多用戶環(huán)境下保證數(shù)據(jù)庫(kù)完整性和一致性。 我們知道，多個(gè)用戶能夠同時(shí)操縱同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象。即如果沒(méi)有鎖定且多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，則當(dāng)他們的事務(wù)同時(shí)使用相同的數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)發(fā)生問(wèn)題。這些問(wèn)題包括：丟失更新、臟讀、不可重復(fù)讀和幻覺(jué)讀：

　　1.當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)選擇同一行，然后基于最初選定的值更新該行時(shí)，會(huì)發(fā)生丟失更新問(wèn)題。每個(gè)事務(wù)都不知道其它事務(wù)的存在。最后的更新將重寫由其它事務(wù)所做的更新，這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。例如，兩個(gè)編輯人員制作了同一文檔的電子復(fù)本。每個(gè)編輯人員獨(dú)立地更改其復(fù)本，然后保存更改后的復(fù)本，這樣就覆蓋了原始文檔。最后保存其更改復(fù)本的編輯人員覆蓋了第一個(gè)編輯人員所做的更改。如果在第一個(gè)編輯人員完成之后第二個(gè)編輯人員才能進(jìn)行更改，則可以避免該問(wèn)題。

　　2. 臟讀就是指當(dāng)一個(gè)事務(wù)正在訪問(wèn)數(shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，而這種修改還沒(méi)有提交到數(shù)據(jù)庫(kù)中，這時(shí)，另外一個(gè)事務(wù)也訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)，然后使用了這個(gè)數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@個(gè)數(shù)據(jù)是還沒(méi)有提交的數(shù)據(jù)，那么另外一個(gè)事務(wù)讀到的這個(gè)數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)，依據(jù)臟數(shù)據(jù)所做的操作可能是不正確的。

　　例如，一個(gè)編輯人員正在更改電子文檔。在更改過(guò)程中，另一個(gè)編輯人員復(fù)制了該文檔(該復(fù)本包含到目前為止所做的全部更改)并將其分發(fā)給預(yù)期的用戶。此后，第一個(gè)編輯人員認(rèn)為目前所做的更改是錯(cuò)誤的，于是刪除了所做的編輯并保存了文檔。分發(fā)給用戶的文檔包含不再存在的編輯內(nèi)容，并且這些編輯內(nèi)容應(yīng)認(rèn)為從未存在過(guò)。如果在第一個(gè)編輯人員確定最終更改前任何人都不能讀取更改的文檔，則可以避免該問(wèn)題。

　　3.不可重復(fù)讀是指在一個(gè)事務(wù)內(nèi)，多次讀同一數(shù)據(jù)。在這個(gè)事務(wù)還沒(méi)有結(jié)束時(shí)，另外一個(gè)事務(wù)也訪問(wèn)該同一數(shù)據(jù)。那么，在第一個(gè)事務(wù)中的兩次讀數(shù)據(jù)之間，由于第二個(gè)事務(wù)的修改，那么第一個(gè)事務(wù)兩次讀到的的數(shù)據(jù)可能是不一樣的。

　　這樣就發(fā)生了在一個(gè)事務(wù)內(nèi)兩次讀到的數(shù)據(jù)是不一樣的，因此稱為是不可重復(fù)讀。例如，一個(gè)編輯人員兩次讀取同一文檔，但在兩次讀取之間，作者重寫了該文檔。當(dāng)編輯人員第二次讀取文檔時(shí)，文檔已更改。原始讀取不可重復(fù)。如果只有在作者全部完成編寫后編輯人員才可以讀取文檔，則可以避免該問(wèn)題。

　　4.幻覺(jué)讀是指當(dāng)事務(wù)不是獨(dú)立執(zhí)行時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象，例如第一個(gè)事務(wù)對(duì)一個(gè)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，這種修改涉及到表中的全部數(shù)據(jù)行。同時(shí)，第二個(gè)事務(wù)也修改這個(gè)表中的數(shù)據(jù)，這種修改是向表中插入一行新數(shù)據(jù)。

　　那么，以后就會(huì)發(fā)生操作第一個(gè)事務(wù)的用戶發(fā)現(xiàn)表中還有沒(méi)有修改的數(shù)據(jù)行，就好象發(fā)生了幻覺(jué)一樣。例如，一個(gè)編輯人員更改作者提交的文檔，但當(dāng)生產(chǎn)部門將其更改內(nèi)容合并到該文檔的主復(fù)本時(shí)，發(fā)現(xiàn)作者已將未編輯的新材料添加到該文檔中。如果在編輯人員和生產(chǎn)部門完成對(duì)原始文檔的處理之前，任何人都不能將新材料添加到文檔中，則可以避免該問(wèn)題。

　　所以，處理多用戶并發(fā)訪問(wèn)的方法是加鎖。鎖是防止其他事務(wù)訪問(wèn)指定的資源控制、實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的一種主要手段。當(dāng)一個(gè)用戶鎖住數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)對(duì)象時(shí)，其他用戶就不能再訪問(wèn)該對(duì)象。加鎖對(duì)并發(fā)訪問(wèn)的影響體現(xiàn)在鎖的粒度上。

　　為了控制鎖定的資源，應(yīng)該首先了解系統(tǒng)的空間管理。在SQL Server 2000系統(tǒng)中，最小的空間管理單位是頁(yè)，一個(gè)頁(yè)有8K。所有的數(shù)據(jù)、日志、索引都存放在頁(yè)上。另外，使用頁(yè)有一個(gè)限制，這就是表中的一行數(shù)據(jù)必須在同一個(gè)頁(yè)上，不能跨頁(yè)。

　　頁(yè)上面的空間管理單位是盤區(qū)，一個(gè)盤區(qū)是8個(gè)連續(xù)的頁(yè)。表和索引的最小占用單位是盤區(qū)。數(shù)據(jù)庫(kù)是由一個(gè)或者多個(gè)表或者索引組成，即是由多個(gè)盤區(qū)組成。放在一個(gè)表上的鎖限制對(duì)整個(gè)表的并發(fā)訪問(wèn);放在盤區(qū)上的鎖限制了對(duì)整個(gè)盤區(qū)的訪問(wèn);放在數(shù)據(jù)頁(yè)上的鎖限制了對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的訪問(wèn);放在行上的鎖只限制對(duì)該行的并發(fā)訪問(wèn)。來(lái)

　　SQL Server 2000 具有多粒度鎖定，允許一個(gè)事務(wù)鎖定不同類型的的資源。為了使鎖定的成本減至最少，SQL Server 自動(dòng)將資源鎖定在適合任務(wù)的級(jí)別。鎖定在較小的粒度(例如行)可以增加并發(fā)但需要較大的開(kāi)銷，因?yàn)槿绻�鎖定了許多行，則需要控制更多的鎖。

　　鎖定在較大的SQL Server鎖機(jī)制粒度(例如表)就并發(fā)而言是相當(dāng)昂貴的，因?yàn)殒i定整個(gè)表限制了其它事務(wù)對(duì)表中任意部分進(jìn)行訪問(wèn)，但要求的開(kāi)銷較低，因?yàn)樾枰�維護(hù)的鎖較少。SQL Server 可以鎖定行、頁(yè)、擴(kuò)展盤區(qū)、表、庫(kù)等資源。

　　行是可以鎖定的最小空間, 行級(jí)鎖占用的數(shù)據(jù)資源最少，所以在事務(wù)的處理過(guò)程中，允許其他事務(wù)繼續(xù)操縱同一個(gè)表或者同一個(gè)頁(yè)的其他數(shù)據(jù)，大大降低了其他事務(wù)等待處理的時(shí)間，提高了系統(tǒng)的并發(fā)性。

　　頁(yè)級(jí)鎖是指在事務(wù)的操縱過(guò)程中，無(wú)論事務(wù)處理數(shù)據(jù)的多少，每一次都鎖定一頁(yè)，在這個(gè)頁(yè)上的數(shù)據(jù)不能被其他事務(wù)操縱。在SQL Server 7.0以前，使用的是頁(yè)級(jí)鎖。頁(yè)級(jí)鎖鎖定的資源比行級(jí)鎖鎖定的數(shù)據(jù)資源多。在頁(yè)級(jí)鎖中，即使是一個(gè)事務(wù)只操縱頁(yè)上的一行數(shù)據(jù)，那么該頁(yè)上的其他數(shù)據(jù)行也不能被其他事務(wù)使用。

　　因此，當(dāng)使用頁(yè)級(jí)鎖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的浪費(fèi)現(xiàn)象，也就是說(shuō)，在同一個(gè)頁(yè)上會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)被占用卻沒(méi)有使用的現(xiàn)象。在這種現(xiàn)象中，數(shù)據(jù)的浪費(fèi)最多不超過(guò)一個(gè)頁(yè)上的數(shù)據(jù)行。

　　表級(jí)鎖也是一個(gè)非常重要的鎖。表級(jí)鎖是指事務(wù)在操縱某一個(gè)表的數(shù)據(jù)時(shí)，鎖定了這個(gè)數(shù)據(jù)所在的整個(gè)表，其他事務(wù)不能訪問(wèn)該表中的其他數(shù)據(jù)。當(dāng)事務(wù)處理的數(shù)據(jù)量比較大時(shí)，一般使用表級(jí)鎖。表級(jí)鎖的特點(diǎn)是使用比較少的系統(tǒng)資源，但是卻占用比較多的數(shù)據(jù)資源。

　　與行級(jí)鎖和頁(yè)級(jí)鎖相比，表級(jí)鎖占用的系統(tǒng)資源例如內(nèi)存比較少，但是占用的數(shù)據(jù)資源卻是最大。在表級(jí)鎖時(shí)，有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量浪費(fèi)現(xiàn)象，因?yàn)楸砑?jí)鎖鎖定整個(gè)表，那么其他的事務(wù)都不能操縱表中的其他數(shù)據(jù)。

　　盤區(qū)鎖是一種特殊類型的鎖，只能用在一些特殊的情況下。簇級(jí)鎖就是指事務(wù)占用一個(gè)盤區(qū)，這個(gè)盤區(qū)不能同時(shí)被其他事務(wù)占用。例如在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和創(chuàng)建表時(shí)，系統(tǒng)分配物理空間時(shí)使用這種類型的鎖。

　　系統(tǒng)是按照盤區(qū)分配空間的。當(dāng)系統(tǒng)分配空間時(shí)，使用盤區(qū)鎖，防止其他事務(wù)同時(shí)使用同一個(gè)盤區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)完成分配空間之后，就不再使用這種類型的盤區(qū)鎖。特別是，當(dāng)涉及到對(duì)數(shù)據(jù)操作的事務(wù)時(shí)，不使用盤區(qū)鎖。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)鎖是指鎖定整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，防止任何用戶或者事務(wù)對(duì)鎖定的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)。數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)鎖是一種非常特殊的鎖，它只是用于數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)操作過(guò)程中。這種等級(jí)的鎖是一種最高等級(jí)的鎖，因?yàn)樗�控制整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。只要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行恢復(fù)操作，那么就需要設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)為單用戶模式，這樣系統(tǒng)就能防止其他用戶對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種操作。

　　行級(jí)鎖是一種最優(yōu)鎖，因?yàn)樾屑?jí)鎖不可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)既被占用又沒(méi)有使用的浪費(fèi)現(xiàn)象。但是，如果用戶事務(wù)中頻繁對(duì)某個(gè)表中的多條記錄操作，將導(dǎo)致對(duì)該表的許多記錄行都加上了行級(jí)鎖，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中鎖的數(shù)目會(huì)急劇增加，這樣就加重了系統(tǒng)負(fù)荷，影響系統(tǒng)性能。

　　因此，在SQL Server中，還支持鎖升級(jí)(lock escalation)。所謂鎖升級(jí)是指調(diào)整鎖的粒度，將多個(gè)低粒度的鎖替換成少數(shù)的更高粒度的鎖，以此來(lái)降低系統(tǒng)負(fù)荷。在SQL Server中當(dāng)一個(gè)事務(wù)中的鎖較多，達(dá)到鎖升級(jí)門限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將行級(jí)鎖和頁(yè)面鎖升級(jí)為表級(jí)鎖。特別值得注意的是，在SQL Server中，鎖的升級(jí)門限以及鎖升級(jí)是由系統(tǒng)自動(dòng)來(lái)確定的，不需要用戶設(shè)置。以上的相關(guān)內(nèi)容就是對(duì)快速掌握SQL Server鎖機(jī)制和鎖模式的介紹，望你能有所收獲。