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Oracle多粒度封锁机制研究(二)
1.1.1v$locked_object视图
v$locked_object视图列出当前系统中哪些对象正被锁定，其主要字段说明如下：
字段名称
类型
说明
XIDUSN
NUMBER
回滚段号；
XIDSLOT
NUMBER
槽号；
XIDSQN
NUMBER
序列号；
OBJECT_ID
NUMBER
被锁对象标识；
SESSION_ID
NUMBER
持有锁的会话（SESSION）标识；
ORACLE_USERNAME
VARCHAR2（30）
持有该锁的用户的Oracle用户名；
OS_USER_NAME
VARCHAR2（15）
持有该锁的用户的操作系统用户名；
PROCESS
VARCHAR2（9）
操作系统的进程号；
LOCKED_MODE
NUMBER
锁模式，取值同表三中的LMODE；
表五：v$locked_object视图字段说明
1.2监控脚本
根据上述系统视图，可以编制脚本来监控数据库中锁的状况。
1.2.1showlock.sql
第一个脚本showlock.sql，该脚本通过连接v$locked_object与all_objects两视图，显示哪些对象被哪些会话锁住：
/* showlock.sql */
column o_name format a10
column lock_type format a20
column object_name format a15
select rpad(oracle_username,10) o_name,session_id sid,
decode(locked_mode,0,'None',1,'Null',2,'Row share',
3,'Row Exclusive',4,'Share',5,'Share Row Exclusive',6,'Exclusive') lock_type,
object_name ,xidusn,xidslot,xidsqn
from v$locked_object,all_objects
where v$locked_object.object_id=all_objects.object_id;
1.2.2showalllock.sql
第二个脚本showalllock.sql，该脚本主要显示当前所有TM、TX锁的信息；
/* showalllock.sql */
select sid,type,id1,id2,
decode(lmode,0,'None',1,'Null',2,'Row share',
3,'Row Exclusive',4,'Share',5,'Share Row Exclusive',6,'Exclusive')
lock_type,request,ctime,block
from v$lock
where TYPE IN('TX','TM');
2Oracle多粒度封锁机制示例
以下示例均运行在Oracle 8.1.7上，数据库版本不同，其输出结果也可能有所不同。首先建立3个会话，其中两个（以下用SESS#1、SESS#2表示）以SCOTT用户连入数据库，以操作Oracle提供的示例表（DEPT、EMP）；另一个（以下用SESS#3表示）以SYS用户连入数据库，用于监控；
2.1操作同一行数据引发的锁阻塞
SESS#1：
SQL> select * from dept for update;
DEPTNO DNAMELOC
---------- -------------- -------------
10 account70
20 research8
30 sales8
40 operations8
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT17 Row shareDEPT 825861
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
17 TX5242905861 Exclusive07610
17 TM329700 Row share07610
如第一个脚本showlock所示，执行完SELECT…FOR UPDATE语句后，SESS#1（SID为17）在DEPT表上获得Row share锁；如第二个脚本showalllock所示，SESS#1获得的TX锁为Exclusive，这些都验证了上面的理论分析。另外，我们可以将 TX锁的ID1按如下方法进行分解：
SQL> select trunc(524290/65536) xidusn,mod(524290,65536) xidslot from dual;
XIDUSN XIDSLOT
------ -------
82
分解结果与第一个脚本直接查出来的XIDUSN与XIDSLOT相同，而TX锁的ID2（5861）与XIDSQN相同，可见当LOCK TYPE为TX时，ID1实际上是该事务所占用的回滚段段号与事务表中的槽（SLOT）号的组合，ID2即为该槽被重用的次数，而这三个值实际上可以唯一地标识一个事务，即TRANSACTION ID，这三个值从系统表v$transaction中也可查到。
另外，DEPT表中有4条记录被锁定，但TX锁只有1个，这也与上面的理论分析一致。继续进行操作：
SESS#2：
SQL> update dept set loc=loc where deptno=20;
该更新语句被阻塞，此时再查看系统的锁情况：
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT17 Row shareDEPT 825861
SCOTT19 Row ExclusiveDEPT 000
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
17 TX5242905861 Exclusive034621
17 TM329700 Row share034620
19 TM329700 Row Exclusive070
19 TX5242905861 None670
在DEPT表上除了SESS#1（SID为17）持有Row share锁外，又增加了SESS#2（SID为19）持有的Row Exclusive锁，但还没有为SESS#2分配回滚段（XIDUSN、XIDSLOT、XIDSQN的值均为0）；而从第二个脚本看到，SESS#2 的TX锁的LOCK_TYPE为None，其申请的锁类型（REQUEST）为6（即Exclusive），而其ID1、ID2的值与SESS#1所持有的TX锁的ID1、ID2相同，SESS#1的TX锁的阻塞域（BLOCK）为1，这就说明了由于SESS#1持有的TX锁，阻塞了SESS#2的更新操作（SESS#2所更新的行与SESS#1所锁定的行相冲突）。还可以看出，SESS#2先申请表级的TM锁，后申请行（事务）级的TX锁，这也与前面的理论分析一致。
下面，将SESS#1的事务进行回滚，解除对SESS#2的阻塞，再对系统进行监控。
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT19 Row ExclusiveDEPT 2105803
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
19 TX1310825803 Exclusive01570
19 TM329700 Row Exclusive03330
可以看到，SESS#1的事务所持有的锁已经释放，系统为SESS#2的事务分配了回滚段，而其TX锁也已经获得，并且ID1、ID2是其真正的Transaction ID.再将会话2的事务进行回滚。
SESS#2：
SQL> rollback;
Rollback complete.
检查系统锁的情况：
SESS#3：
SQL> @showlock
no rows selected
SQL> @showalllock
no rows selected
可以看到，TM与TX锁已全部被释放。
2.2实体完整性引发的锁阻塞
DEPT（部门）表有如下字段DEPTNO（部门编号），DNAME（部门名称），LOC（部门位置）；其中DEPTNO列为主键。
SESS#1
SQL> INSERT INTO DEPT(DEPTNO) VALUES(50);
1 row created.
SESS#3
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT7 Row ExclusiveDEPT 68829
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TX39330429 Exclusive060
7 TM35740 Row Exclusive060
向DEPT表中插入一条DEPTNO为50的记录后，SESS#1（SID为7）在DEPT表上获得Row Exclusive锁，并且由于进行了数据插入，该事务被分配了回滚段，获得TX锁。
SESS#2
INSERT INTO DEPT(DEPTNO) VALUES(50);
这时，SESS#2（SID为8）也向DEPT表中插入一条DEPTNO为50的记录，该语句被阻塞，检查锁情况：
SESS#3
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT8 Row ExclusiveDEPT 77530
SCOTT7 Row ExclusiveDEPT 68829
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TX39330429 Exclusive0921
7 TM35740 Row Exclusive0920
8 TX45882730 Exclusive0220
8 TM35740 Row Exclusive0220
8 TX39330429 None4220
SESS#2在DEPT表上也获得了Row Exclusive锁，同样也获得了回滚段的分配，得到TX锁，但是由于其插入的记录与SESS#1插入的记录的DEPTNO均为50，该语句成功与否取决于SESS#1的事务是提交还是回滚，所以SESS#2被阻塞，表现为SESS#2以Share方式（REQUEST=4）等待SESS#1所持有的 TX锁的释放。
这时，如果SESS#1进行回滚：
SESS#1
SQL> ROLLBACK;
Rollback complete.
SESS#2
1 row created.
SESS#3
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT8 Row ExclusiveDEPT 77530
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
8 TX45882730 Exclusive01360
8 TM35740 Row Exclusive01360
SESS#2的阻塞将被解除，SESS#2只持有原先已有的TM与TX锁，其等待的TX锁（由SESS#1持有）也消失了。
如果SESS#1提交而不是回滚，在SESS#2上将会出现如下提示：
ERROR at line 1：
ORA-00001： unique constraint （SCOTT.PK_DEPT） violated错误。
即发生主键冲突，SESS#1与SESS#2的所有锁资源均被释放。
2.3参照完整性引发的锁阻塞
EMP（员工）表有如下字段：EMPNO（员工编号），ENAME（员工姓名），DEPTNO（员工所在部门编号），其中DEPTNO列为外键，其父表为DEPT.
SESS#1
SQL> insert into dept(deptno) values(60);
1 row created.
SESS#3
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT7 Row ExclusiveDEPT 2633
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TX13107833 Exclusive01480
7 TM35740 Row Exclusive01480
SESS#1（SID为7）在DEPT表中先插入一条DEPTNO为60的记录，SESS#1获得了DEPT表上的Row Exclusive锁，及一个TX锁。
SESS#2
insert into emp(empno,deptno) values(2000,60)；
被阻塞
SESS#3
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT7 Row ExclusiveDEPT 2633
SCOTT8 Row ExclusiveEMP32031
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TX13107833 Exclusive02281
7 TM35740 Row Exclusive02280
8 TX19662831 Exclusive090
8 TM35760 Row Exclusive090
8 TX13107833 None490
SESS#2（SID为8）向EMP表中出入一条新记录，该记录DEPT值为60（即SESS#1刚插入，但还未提交的记录的DEPTNO 值），SESS#2获得了EMP表上的Row Exclusive锁，另外由于插入记录，还分配了回滚段及一个TX锁，但由于SESS#2的插入语句是否成功取决于SESS#1的事务是否进行提交，所以它被阻塞，表现为SESS#2以Share（REQUEST=4）方式等待SESS#1释放其持有的TX锁。这时SESS#1如果提交，SESS#2的插入也将执行成功，而如果SESS#1回滚，由于不符合参照完整性，SESS#2将报错：
SESS#2
insert into emp(empno,deptno) values(2000,60)
*
ERROR at line 1:
ORA-02291: integrity constraint (SCOTT.FK_DEPTNO) violated - parent key not
Found
SESS#2持有的锁也被全部释放。
2.4外键未加索引引发的锁阻塞
EMP表上的DEPTNO列为外键，但没有在该列上建索引。
SESS#1
SQL> delete emp where 0=1;
0 rows deleted.
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT7 Row ExclusiveEMP000
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TM35760 Row Exclusive0100
首先SESS#1（SID为7）做了一个删除操作，但由于条件（0=1）为永假，所以实际上并没有一行被删除，从监控脚本可以看出SESS#1在EMP表上获得Row Exclusive锁，但由于没有实际的行被删除，所以并没有TX锁，也没有为SESS#1分配回滚段。
SESS#2：
SQL> delete dept where 0=1；
该语句虽然也不会删除实际数据，但却被阻塞，查看系统的锁情况：
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT8 NoneEMP000
SCOTT7 Row ExclusiveEMP000
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TM35760 Row Exclusive0311
8 TM35760 None4120
SESS#2申请在EMP表上加SHARE锁（REQUEST=4），但该申请被SESS#1阻塞，因为SESS#1已经在EMP表上获得了Row Exclusive锁，与SHARE锁不相容。
下面我们对SESS#1进行回滚后，再进行监控。
SESS#3：
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT8 ShareEMP000
SCOTT8 Row ExclusiveDEPT 000
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
8 TM35740 Row Exclusive0160
8 TM35760 Share0160
SESS#2在EMP表上获得Share锁后，又在DEPT表上获得Row Exclusive锁，由于没有实际的行被修改，SESS#2并没有获得TX锁。
在Oracle8中，如果子表的外键上没有加索引，当在父表上删除记录时，会先在子表上申请获得Share锁，之后再在父表上申请Row Exclusive锁。由于表级Share锁的封锁粒度较大，所以容易引起阻塞，从而造成性能问题。
当在外键上建立索引后，在父表上删除数据将不再对子表上加Share锁，如下所示：
SESS#1：
SQL> create index i_emp_deptno on emp(deptno);
Index created.
SQL> delete dept where 0=1;
0 rows deleted.
SQL>
SQL> @showlock
O_NAMESID LOCK_TYPEOBJECT_NAMEXIDUSN XIDSLOT XIDSQN
---------- ----- --------------- --------------- ------ ------- ------
SCOTT7 Row ExclusiveDEPT 000
SQL> @showalllock
SID TYID1ID2 LOCK_TYPEREQUESTCTIMEBLOCK
----- -- ---------- ---------- --------------- ---------- ---------- ----------
7 TM35740 Row Exclusive090
可以看到，在EMP表DEPTNO列上建立索引后，在DEPT表上执行DELETE操作，不再要求在EMP表上加Share锁，只是在DEPT表上加Row Exclusive锁，封锁的粒度减小，引起阻塞的可能性也减小。
3Oracle多粒度封锁机制总结
Oracle通过具有意向锁的多粒度封锁机制进行并发控制，保证数据的一致性。其DML锁（数据锁）分为两个层次（粒度）：即表级和行级。通常的DML操作在表级获得的只是意向锁（RS或RX），其真正的封锁粒度还是在行级；另外，在Oracle数据库中，单纯地读数据（SELECT）并不加锁，这些都极大地提高了系统的并发程度。
在支持高并发度的同时，Oracle利用意向锁及数据行上加锁标志位等设计技巧，减小了Oracle维护行级锁的开销，使其在数据库并发控制方面有着明显的优势。
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