合 Oracle死锁的分类及其模拟过程

 

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前言部分

导读和注意事项

各位技术爱好者，看完本文后，你可以掌握如下的技能，也可以学到一些其它你所不知道的知识，\~O(∩_∩)O\~：

① 死锁的概念及其trace文件

② 死锁的分类

③ 行级死锁的模拟

④ ITL的概念、ITL结构

⑤ ITL引发的死锁处理

⑥ ITL死锁的模拟

本文简介

写了近大半年的书了，碰到了各种困难，不过幸运的是基本上都一一克服了。前段时间工作上碰到了一个很奇怪的死锁问题，由业务发出来的SQL来看是不太可能产生死锁的，不过的的确确实实在在的产生了，那作者是碰到了哪一类的死锁呢？ITL死锁！！有关当时的案例可以参考：http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-2124771/和http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-2124735/。于是，作者就把死锁可能出现的情况都分类总结了一下，分享给大家，欢迎大家指出错误。本文内容也将写入作者的新书中，欢迎大家提前订阅。

死锁（DeadLock）的分类及其模拟

死锁简介

什么是死锁？

所谓死锁，是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。Oracle对于“死锁”是要做处理的，而不是不闻不问。

Cause: Your session and another session are waiting for are source locked by the other. This condition is known AS a deadlock. To resolve the deadlock, one or more statements were rolled back for the other session to continue work.

Action Either: l. Enter arollback statement and re—execute all statements since the last commit or 2. Wait until the lock is released, possibly a few minutes, and then re—execute the rolled back statements.

死锁的trace文件

Oracle中产生死锁的时候会在alert告警日志文件中记录死锁的相关信息，无论单机还是RAC环境都有Deadlock这个关键词，而且当发生死锁时都会生成一个trace文件，这个文件名在alert文件中都有记载。由于在RAC环境中，是由LMD（Lock Manager Daemon）进程统一管理各个节点之间的锁资源的，所以，RAC环境中trace文件是由LMD进程来生成的。

在RAC环境中，告警日志的形式如下所示：

在单机环境中，告警日志的形式如下所示：

通常来讲，对于单机环境，当有死锁发生后，在trace文件中会看到如下的日志信息：

图 2-1 单机环境下的死锁

当看到trace文件时，需要确认一下产生锁的类型，是两行还是一行，是TX还是TM，如果只有一行那么说明是同一个SESSION，可能是自治事务引起的死锁。

对于RAC环境，当有死锁发生后，在trace文件中会看到如下的日志信息：

图 2-2 RAC环境下的死锁

死锁的检测时间

死锁的监测时间是由隐含参数_lm_dd_interval来控制的，在Oracle 11g中，隐含参数_lm_dd_interval的值默认为10，而在Oracle 10g中该参数默认为60，单位为秒。

可以看到该隐含参数的值为10。

死锁的分类

有人的地方就有江湖，有资源阻塞的地方就可能有死锁。Oralce中最常见的死锁分为：行级死锁（Row-Level Deadlock）和块级死锁（Block-Level Deadlock），其中，行级死锁分为①主键、唯一索引的死锁（会话交叉插入相同的主键值），②外键未加索引，③表上的位图索引遭到并发更新，④常见事务引发的死锁（例如，两个表之间不同顺序相互更新操作引起的死锁；同一张表删除和更新之间引起的死锁），⑤自治事务引发的死锁。块级死锁主要指的是ITL（Interested Transaction List）死锁。

死锁分类图如下所示：

图 2-3 死锁的分类图

行级死锁

行级锁的发生如下图所示，在A时间，TRANSACRION1和TRANSCTION2分别锁住了它们要UPDATE的一行数据，没有任何问题。但每个TRANSACTION都没有终止。接下来在B时间，它们又试图UPDATE当前正被对方TRANSACTION锁住的行，因此双方都无法获得资源，此时就出现了死锁。之所以称之为死锁，是因为无论每个TRANSACTION等待多久，这种锁都不会被释放。

行级锁的死锁一般是由于应用逻辑设计的问题造成的，其解决方法是通过分析trace文件定位出造成死锁的SQL语句、被互相锁住资源的对象及其记录等信息，提供给应用开发人员进行分析，并修改特定或一系列表的更新（UPDATE）顺序。

以下模拟各种行级死锁的产生过程，版本都是11.2.0.4。

主键、唯一索引的死锁（会话交叉插入相同的主键值）

主键的死锁其本质是唯一索引引起的死锁，这个很容易模拟出来的，新建一张表，设置主键（或创建唯一索引）后插入一个值，然后不要COMMIT，另一个会话插入另一个值，也不要COMMIT，然后再把这两个插入的值互相交换一下，在两个会话中分别插入，死锁就会产生。

会话1，sid为156：

会话2，sid为156：

156阻塞了191会话，即会话1阻塞了会话2。

会话1再次插入数据：

此时，去会话2看的时候，已经报出了死锁的错误：

此时的阻塞已经发生了变化：

告警日志：

其内容可以看到很经典的一段：

这就是主键的死锁，模拟完毕。

此时，若是会话2执行提交后，会话1就会报错，违反唯一约束：

脚本

外键的死锁（外键未加索引）

外键未加索引很容易导致死锁。在以下两种情况下，Oracle在修改父表后会对子表加一个全表锁：

1. 如果更新了父表的主键，由于外键上没有索引，所以子表会被锁住。

2. 如果删除了父表中的一行，由于外键上没有索引，整个子表也会被锁住。

总之，就是更新或者删除父表的主键，都会导致对其子表加一个全表锁。

如果父表存在删除记录或者更改外键列的情形，那么就需要在子表上为外键列创建索引。

除了全表锁外，在以下情况下，未加索引的外键也可能带来问题：

1. 如果有ON DELETE CASCADE，而且没有对子表加索引：例如，EMP是DEPT的子表，DELETE DEPTNO = 10应该CASCADE（级联）至EMP[4]。如果EMP中的DEPTNO没有索引，那么删除DEPT表中的每一行时都会对EMP做一个全表扫描。这个全表扫描可能是不必要的，而且如果从父表删除多行，父表中每删除一行就要扫描一次子表。

2. 从父表查询子表：再次考虑EMP/DEPT例子。利用DEPTNO查询EMP表是相当常见的。如果频繁地运行以下查询（例如，生成一个报告），你会发现没有索引会使查询速度变慢：

SELECT * FROM DEPT, EMP

WHERE EMP.DEPTNO = DEPT.DEPTNO

AND DEPT.DEPTNO = :X;

那么，什么时候不需要对外键加索引呢？答案是，一般来说，当满足以下条件时不需要加索引：

1. 没有从父表删除行。

2. 没有更新父表的惟一键/主键值。

3. 没有从父表联结子表。

如果满足上述全部3个条件，那你完全可以跳过索引，不需要对外键加索引。不过个人还是强烈建议对子表添加索引，既然已经创建了外键，就不在乎再多一个索引吧，因为一个索引所增加的代价比如死锁，与缺失这个索引所带来的问题相比，是微不足道的。

子表上为外键列建立索引，可以：

1）提高针对外键列的查询或改动性能

2）减小表级锁粒度，降低死锁发生的可能性

外键的死锁可以这样通俗的理解：有两个表A和B：A是父表，B是子表。如果没有在B表中的外键加上索引，那么A表在更新或者删除主键时，都会在表B上加一个全表锁。这是为什么呢？因为我们没有给外键加索引，在更新或者删除A表主键的时候，需要查看子表B中是否有对应的记录，以判断是否可以更新删除。那如何查找呢？当然只能在子表B中一条一条找了，因为我们没有加索引吗。既然要在子表B中一条一条地找，那就得把整个子表B都锁定了。由此就会导致以上一系列问题。

实验过程：

会话1首先建立子表和父表

会话1执行一个删除操作，这时候在子表和父表上都加了一个Row-X(SX)锁

查询会话1的锁信息：

BLOCK为0表示没有阻塞其它的锁。

会话2：执行另一个删除操作，发现这时候第二个删除语句等待

BLOCK为1表示阻塞了其它的锁。

会话1执行删除语句，死锁发生

告警日志：

查看内容：

回滚会话建立外键列上的索引：

重复上面的步骤会话1删除子表记录：

---会话1：

---会话2：

所有的删除操作都可以成功执行，也没有阻塞的生成，重点就是在外键列上建立索引。

脚本

位图(BITMAP)索引死锁

表上的位图索引遭到并发更新也很容易产生死锁。在有位图索引存在的表上面，其实很容易就引发阻塞与死锁。这个阻塞不是发生在表上面，而是发生在索引上。因为位图索引锁定的范围远远比普通的b-tree索引锁定的范围大。

--那么在ID列上建bitmap index的话，所有ID＝1的会放到一个位图中，所有ID=2的是另外一个位图，而在执行DML操作的时候，锁定的将是整个位图中的所有行，而不仅仅是DML涉及到的行。由于锁定的粒度变粗，bitmap index更容易导致死锁的发生。

会话1：此时所有ID=1的行都被锁定

会话2：此时所有ID=2的行都被锁定

会话1：此时会话被阻塞

会话2：会话被阻塞

再回到SESSION 1，发现系统检测到了死锁的发生

告警日志：

内容：

死锁发生的根本原因是对于资源的排他锁定顺序不一致。上面的试验中，session1对于bitmap index中的2个位图是先锁定ID=1的位图，然后请求ID=2的位图，而在此之前ID=2的位图已经被session2锁定。session2则先锁定ID=2的位图，然后请求ID=2的位图，而此前ID=1的位图已经被session1锁定。于是，session1等待session2释放ID=2的位图上的锁，session2等待session1释放ID=1的位图上的锁，死锁就发生了

而如果我们创建的是普通的B*Tree index，重复上面的试验则不会出现任何的阻塞和死锁，这是因为锁定的只是DML操作涉及到的行，而不是所有ID相同的行。

脚本

常见事务引发的死锁

如果你有两个会话，每个会话都持有另一个会话想要的资源，此时就会出现死锁（deadlock）。例如，如果我的数据库中有两个表A和B，每个表中都只有一行，就可以很容易地展示什么是死锁。我要做的只是打开两个会话（例如，两个SQL*Plus会话）。在会话A中更新表A，并在会话B中更新表B。现在，如果我想在会话B中更新表A，就会阻塞。会话A已经锁定了这一行。这不是死锁；只是阻塞而已。因为会话A还有机会提交或回滚，这样会话B就能继续。如果我再回到会话A，试图更新表B，这就会导致一个死锁。要在这两个会话中选择一个作为“牺牲品”，让它的语句回滚。

想要更新表B的会话A还阻塞着，Oracle不会回滚整个事务。只会回滚与死锁有关的某条语句。会话B仍然锁定着表B中的行，而会话A还在耐心地等待这一行可用。收到死锁消息后，会话B必须决定将表B上未执行的工作提交还是回滚，或者继续走另一条路，以后再提交。一旦这个会话执行提交或回滚，另一个阻塞的会话就会继续，好像什么也没有发生过一样。

模拟一：两个表之间不同顺序相互更新操作引起的死锁

  1. 创建两个简单的表A和B，每个表中仅仅包含一个字段id。

2、每张表中仅初始化一条数据

3、在第一个会话session1中更新表A中的记录“1”为“10000”，不提交；在第二个会话session2中更新表B中的记录“2”为“20000”，不提交

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小麦苗

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