王德山

[摘要]不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的封鎖類型、封鎖協(xié)議、達(dá)到的系統(tǒng)一致性級別不盡相同，但其依據(jù)的基本原理和技術(shù)是共同的。通過對melinets圖書管理系統(tǒng)死鎖問題的研究，分析了SYBASE數(shù)據(jù)庫鎖的機(jī)制，提出了預(yù)防死鎖的幾種措施，并給出了解除死鎖的相關(guān)方法。

[關(guān)鍵詞]melinets sybase 死鎖

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420041－02

Melinets是北京郵電大學(xué)開發(fā)的一種集采訪、編目、流通、期刊等子系統(tǒng)在內(nèi)的圖書館自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其后臺(tái)采用SYBASE數(shù)據(jù)庫。它通過鎖的方式保護(hù)被活動(dòng)的事務(wù)正在使用的表、數(shù)據(jù)頁或者數(shù)據(jù)行。加鎖是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù)。當(dāng)事務(wù)在對某個(gè)數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù)就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在該事務(wù)釋放鎖之前，其他的事務(wù)不能對此數(shù)據(jù)對象進(jìn)行更新操作。確切的控制由鎖的類型來決定。原鄭州經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院（現(xiàn)河南工程學(xué)院）于2003年至2008年10月一直使用該圖書管理系統(tǒng)，在對圖書進(jìn)行數(shù)據(jù)加工，書目數(shù)據(jù)發(fā)送等過程中，經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)程阻塞甚至死鎖的現(xiàn)象。本文從SYBASE數(shù)據(jù)庫死鎖的原理出發(fā)，結(jié)合melinets死鎖發(fā)生的具體情況，提出了在應(yīng)用melinets過程中預(yù)防和處理死鎖的相關(guān)措施。

一、Sybase鎖的類型及作用

（一）共享鎖（Share Lock）

共享（S）鎖允許并發(fā)事務(wù)讀?。⊿elect）一個(gè)資源。資源上存在共享鎖時(shí)，任何其他事務(wù)都不能修改數(shù)據(jù)。Sybase對讀操作加Share鎖。如果一個(gè)S鎖已經(jīng)加在一個(gè)表、數(shù)據(jù)頁、數(shù)據(jù)行或索引頁上，即使加鎖的事務(wù)是活動(dòng)的，其他事務(wù)仍然可以獲得S鎖。但在表或數(shù)據(jù)頁或數(shù)據(jù)行上的所有S鎖被釋放前，其他事務(wù)都不能獲得該表或頁面或行的exclusive鎖。這就意味著多個(gè)事務(wù)可以同時(shí)讀表、頁面或行，但沒有事務(wù)能對已經(jīng)加S鎖的表、頁面或行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，而必須等待S鎖釋放后才能繼續(xù)。

（二）排他鎖（Exclusive Lock）

排他（X）鎖是為修改數(shù)據(jù)而保留的，可以防止并發(fā)事務(wù)對資源進(jìn)行訪問。排他鎖與其他鎖不兼容。Sybase對數(shù)據(jù)更改操作加Exclusive鎖。如果一個(gè)事務(wù)獲得了一個(gè)Exclusive鎖，那么在這個(gè)事物結(jié)束時(shí)釋放Exclusive鎖之前，其他事務(wù)在相應(yīng)的表或頁面或行上不能獲得任何類型的鎖。其他事務(wù)必須等到Exclusive鎖釋放后才能繼續(xù)。

（三）更新鎖（Update Lock）

一般更新模式由一個(gè)事務(wù)組成，此事務(wù)讀取記錄，獲取資源（頁或行）的共享鎖，然后修改行，此操作要求鎖轉(zhuǎn)換為排他鎖。如果兩個(gè)事務(wù)獲得了資源上的共享模式鎖，并試圖同時(shí)更新數(shù)據(jù)，則其中一個(gè)事務(wù)會(huì)嘗試將鎖轉(zhuǎn)換為排他鎖。因?yàn)橐粋€(gè)事務(wù)的排他鎖與其他事務(wù)的共享模式鎖不兼容，所以從共享模式到排他鎖的轉(zhuǎn)換必須等待一段時(shí)間。而此時(shí)，第2個(gè)事務(wù)也試圖獲取排他鎖以進(jìn)行更新，于是就出現(xiàn)同時(shí)持有共享模式鎖的兩個(gè)事務(wù)彼此等待對方釋放共享模式鎖的情形，從而發(fā)生死鎖。要避免這種潛在的死鎖問題，就要使用更新鎖．一次只有一個(gè)事務(wù)可以獲得資源的更新鎖。如果事務(wù)修改資源，則更新鎖轉(zhuǎn)換為排他鎖，否則轉(zhuǎn)換為共享鎖。Sybase在Update，Delete或Fetch的初始階段加Update鎖。如果頁面或者行的內(nèi)容需要修改，只要沒有其他Share鎖在上面，Update鎖立即升級為Exclusive鎖。

（四）意向鎖（Intent Lock）

意向（I）鎖指出在一個(gè)表上有頁級或行級鎖。Sybase對每一個(gè)有Share或Exclusive的頁或行鎖的表加意向鎖。所以意向鎖可以是Exclusive

鎖，也可以是Share鎖。設(shè)置意向鎖可以防止其他后來的事務(wù)在有鎖住的頁的表上獲得沖突的表級鎖。意向鎖持續(xù)的時(shí)間和事務(wù)中頁或行鎖的時(shí)間一樣長。

二、melinets死鎖的產(chǎn)生與預(yù)防

一般來說，如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R1，T2封鎖了R2，然后TI又請求封鎖R2，因?yàn)镽2已經(jīng)被T2封鎖，于是TI等待T2釋放R2，上的鎖。接著T2又申請封鎖R1，因?yàn)門I已經(jīng)封鎖了R1，于是T2也只能等待T1釋放R1上的鎖。這樣一來，就出現(xiàn)了T1封鎖R1同時(shí)等待R2，T2封鎖R2同時(shí)等待R1。于是T1，T2兩個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)不能完成，就形成死鎖。

例如在應(yīng)用melinets集中進(jìn)行數(shù)據(jù)批量發(fā)送過程中，經(jīng)常容易引起死鎖。melinets數(shù)據(jù)發(fā)送過程實(shí)際就是將已編目好的書目表數(shù)據(jù)向流通典藏表更新的過程，批量發(fā)送就相當(dāng)于批量更新。尤其是在同一時(shí)間段進(jìn)行批量發(fā)送的用戶越多，這時(shí)就更容易造成用戶之間對表鎖和數(shù)據(jù)頁鎖的爭用，從而加大了死鎖的發(fā)生。

死鎖的頻繁發(fā)生將極大影響工作的效率，甚至可能對系統(tǒng)造成無法挽回的損失，因此我們應(yīng)盡量預(yù)防發(fā)生死鎖。防止死鎖的發(fā)生其實(shí)就是破壞死鎖的條件。理論上預(yù)防死鎖有兩種方法：

1．一次封鎖法。一次封鎖法，要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則就不能繼續(xù)執(zhí)行。顯然一次封鎖法可以有效的防止死鎖的發(fā)生，但由于一次將以后要用到的全部數(shù)據(jù)加鎖，擴(kuò)大的封鎖的范圍，也就降低了系統(tǒng)的并發(fā)度。

2．順序封鎖法。順序封鎖法是預(yù)先對數(shù)據(jù)對象規(guī)定一個(gè)封鎖順序，所有事務(wù)都按這個(gè)順序?qū)嵭蟹怄i。順序封鎖法也可以有效的防止死鎖，但它同樣存在問題。由于數(shù)據(jù)庫中封鎖的對象多，而且事務(wù)的封鎖請求可以隨著事務(wù)的執(zhí)行而動(dòng)態(tài)的決定，因此要維持這樣的封鎖順序不但成本很高，而且很難實(shí)現(xiàn)。

針對melinets實(shí)際應(yīng)用過程中，我們可以通過合理調(diào)度不同任務(wù)的執(zhí)行順序和時(shí)間，避免資源過多占用，這樣也可以有效的預(yù)防死鎖的發(fā)生。例如：在進(jìn)行批量發(fā)送時(shí)，分批次分時(shí)間段進(jìn)行。同時(shí)利用系統(tǒng)過程對數(shù)據(jù)庫相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置：

（1）帶有加鎖方式的讀提交設(shè)置，通過改變釋放共享鎖的時(shí)間點(diǎn)來減少死鎖的發(fā)生，命令如下：

Sp_config 'read committed with lock'，0|1

（2）在考慮掃描一張表之前，需要確定在一張表中能有多少頁，采用如下命令在頁級結(jié)構(gòu)中加以配置：

Sp_chgattribute，”concurrency_opt_threshold”，

（3）適當(dāng)設(shè)置臨時(shí)表空間大小，避免臨時(shí)表空間被占滿而發(fā)生阻塞。

另外，數(shù)據(jù)庫死鎖還與系統(tǒng)綜合性能有關(guān)。如系統(tǒng)I/O通常是影響系統(tǒng)性能的瓶頸。如果能提高I/O性能，事務(wù)執(zhí)行時(shí)間相對縮短，從而鎖爭用和死鎖的可能性就隨之減少。

三、死鎖的解除

在事務(wù)和鎖的使用過程中，死鎖是一個(gè)不可避免的現(xiàn)象。當(dāng)死鎖發(fā)生時(shí)，我們應(yīng)盡快查找死鎖的原因并解除死鎖。通常，當(dāng)系統(tǒng)檢測到死鎖發(fā)生時(shí)，采用的方法是：選擇一個(gè)處理死鎖代價(jià)最小的事務(wù)，將其撤消，釋放此事務(wù)持有的所有的鎖，使其他事務(wù)得以繼續(xù)下去。當(dāng)然對撤消的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復(fù)。針對melinets圖書管理系統(tǒng)具體方法如下：

1．死鎖發(fā)生時(shí)用系統(tǒng)進(jìn)程SP_WHO查看系統(tǒng)進(jìn)程信息。

SP_WHO返回結(jié)果如圖（1），結(jié)果解釋如下：

Fid進(jìn)程所屬的組

Spid 進(jìn)程號

Status進(jìn)程狀態(tài)

Loginname啟動(dòng)進(jìn)程的用戶登錄名

Blk阻塞進(jìn)程的ID

Dbname該進(jìn)程訪問的數(shù)據(jù)庫

Cmd 該進(jìn)程執(zhí)行的命令和進(jìn)程

如果用戶進(jìn)程正被另一用戶進(jìn)程阻塞，則status列顯示“l(fā)ock sleep”，而blk列顯示保持該鎖或這些鎖的進(jìn)程標(biāo)識(shí)，即被誰鎖定。Loginname列顯示登錄操作員。這樣結(jié)合相應(yīng)的操作員信息表，便可知道操作員是誰。

2．用SP_LOCK獲得當(dāng)前狀態(tài)中鎖的分配和使用情況。

通過SP_LOCK命令可以查看系統(tǒng)被鎖數(shù)據(jù)表的情況，包括數(shù)據(jù)表的ID號。被鎖的類型（前綴sh為共享鎖，ex為排它鎖，后綴blk表明該進(jìn)程正在阻礙另一個(gè)需要請求鎖的進(jìn)程）以及數(shù)據(jù)庫名稱dbname。

3．結(jié)合二者結(jié)果與庫表SYSOBJECTS查出被鎖定的庫表以及鎖住別人的操作員。

4．詢問相關(guān)操作員并撤消相關(guān)事務(wù)，從而達(dá)到解除死鎖的目的。

當(dāng)然，當(dāng)死鎖發(fā)生時(shí)，重新啟動(dòng)melinets數(shù)據(jù)庫服務(wù)器也可以達(dá)到解除死鎖的目的，但這是個(gè)笨方法，因?yàn)檫@樣既無法保證數(shù)據(jù)的完整性，也耗費(fèi)資源。因此作為數(shù)據(jù)庫DBA而言不到萬不得以不應(yīng)該采用重啟的方式。

四、結(jié)語

死鎖是任何數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都無法避免的一種現(xiàn)象，頻繁的死鎖將為我們的工作帶來很大的不便，甚至是無法估計(jì)的損失。因此我們應(yīng)該盡量減少死鎖的發(fā)生。而一旦死鎖發(fā)生時(shí)，應(yīng)該積極采取有效的應(yīng)對措施來解決死鎖。melinets作為一款現(xiàn)代信息集成圖書管理系統(tǒng)，在使用過程中或多或少由于SYBASE數(shù)據(jù)庫的特性，或者一些其他的人為因素也可能會(huì)發(fā)生死鎖，但只要我們了解死鎖的原理，再根據(jù)實(shí)際情況，通過合理的調(diào)度，就可以盡量減少由于死鎖而為我們帶來的麻煩。

參考文獻(xiàn)：

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[3]連宇江、唐穎，Melinets圖書管理系統(tǒng)的管理和維護(hù)點(diǎn)淺談[J].科技文獻(xiàn)信息管理，2005.1.