oracle的锁详解

Oracle 多粒度锁机制介绍

根据保护对象的不同，Oracle数据库锁可以分为以下几大类：

(1) DML lock（data locks，数据锁）：用于保护数据的完整性；

(2) DDL lock（dictionary locks，字典锁）：用于保护数据库对象的结构（例如表、视图、索引的结构定义）；

(3) Internal locks 和latches（内部锁与闩）：保护内部数据库结构；

(4) Distributed locks（分布式锁）：用于OPS（并行服务器）中；

(5) PCM locks（并行高速缓存管理锁）：用于OPS（并行服务器）中。

在Oracle中最主要的锁是DML（也可称为data locks，数据锁）锁。从封锁粒度（封锁对象的大小）的角度看，Oracle DML锁共有两个层次，即行级锁和表级锁。

3.1 Oracle的TX锁（行级锁、事务锁）

许多对Oracle不太了解的技术人员可能会以为每一个TX锁代表一条被封锁的数据行，其实不然。TX的本义是Transaction（事务），当 一个事务第一次执行数据更改（Insert、Update、Delete）或使用SELECT… FOR UPDATE语句进行查询时，它即获得一个TX（事务）锁，直至该事务结束（执行COMMIT或ROLLBACK操作）时，该锁才被释放。所以，一个TX 锁，可以对应多个被该事务锁定的数据行（在我们用的时候多是启动一个事务，然后SELECT… FOR UPDATE NOWAIT）。

在Oracle的每行数据上，都有一个标志位来表示该行数据是否被锁定。Oracle不像DB2那样，建立一个链表来维护每一行被加锁的数据，这样 就大大减小了行级锁的维护开销，也在很大程度上避免了类似DB2使用行级锁时经常发生的锁数量不够而进行锁升级的情况。数据行上的锁标志一旦被置位，就表 明该行数据被加X锁，Oracle在数据行上没有S锁。

3.2 TM锁（表级锁）

3.2.1 意向锁的引出

表是由行组成的，当我们向某个表加锁时，一方面需要检查该锁的申请是否与原有的表级锁相容；另一方面，还要检查该锁是否与表中的每一行上的锁相容。 比如一个事务要在一个表上加S锁，如果表中的一行已被另外的事务加了X锁，那么该锁的申请也应被阻塞。如果表中的数据很多，逐行检查锁标志的开销将很大， 系统的性能将会受到影响。为了解决这个问题，可以在表级引入新的锁类型来表示其所属行的加锁情况，这就引出了"意向锁"的概念。

意向锁的含义是如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的下层结点正在被加锁；对任一结点加锁时，必须先对它的上层结点加意向锁。如：对表中的任一行 加锁时，必须先对它所在的表加意向锁，然后再对该行加锁。这样一来，事务对表加锁时，就不再需要检查表中每行记录的锁标志位了，系统效率得以大大提高。

3.2.2 意向锁的类型

由两种基本的锁类型（S锁、X锁），可以自然地派生出两种意向锁：

意向共享锁（Intent Share Lock，简称IS锁）：如果要对一个数据库对象加S锁，首先要对其上级结点加IS锁，表示它的后裔结点拟（意向）加S锁；

意向排它锁（Intent Exclusive Lock，简称IX锁）：如果要对一个数据库对象加X锁，首先要对其上级结点加IX锁，表示它的后裔结点拟（意向）加X锁。

另外，基本的锁类型（S、X）与意向锁类型（IS、IX）之间还可以组合出新的锁类型，理论上可以组合出4种， 即：S+IS，S+IX，X+IS，X+IX，但稍加分析不难看出，实际上只有S+IX有新的意义，其它三种组合都没有使锁的强度得到提高 （即：S+IS=S，X+IS=X，X+IX=X，这里的"="指锁的强度相同）。所谓锁的强度是指对其它锁的排斥程度。

这样我们又可以引入一种新的锁的类型：

共享意向排它锁（Shared Intent Exclusive Lock,简称SIX锁）：如果对一个数据库对象加SIX锁，表示对它加S锁，再加IX锁，即SIX=S+IX。例如：事务对某个表加SIX锁，则表示该 事务要读整个表（所以要对该表加S锁），同时会更新个别行（所以要对该表加IX锁）。

这样数据库对象上所加的锁类型就可能有5种：即S、X、IS、IX、SIX。

具有意向锁的多粒度封锁方法中任意事务T要对一个数据库对象加锁，必须先对它的上层结点加意向锁。申请封锁时应按自上而下的次序进行；释放封锁时则 应按自下而上的次序进行；具有意向锁的多粒度封锁方法提高了系统的并发度，减少了加锁和解锁的开销。

3.3 Oracle的TM锁（表级锁）

Oracle的DML锁（数据锁）正是采用了上面提到的多粒度封锁方法，其行级锁虽然只有一种（即X锁），但其TM锁（表级锁）类型共有5种，分别 称为共享锁（S锁）、排它锁（X锁）、行级共享锁（RS锁）、行级排它锁（RX锁）、共享行级排它锁（SRX锁），与上面提到的S、X、IS、IX、 SIX相对应。需要注意的是，由于Oracle在行级只提供X锁，所以与RS锁（通过SELECT … FOR UPDATE语句获得）对应的行级锁也是X锁（但是该行数据实际上还没有被修改），这与理论上的IS锁是有区别的。 锁的兼容性是指当一个应用程序在表（行）上加上某种锁后，其他应用程序是否能够在表（行）上加上相应的锁，如果能够加上，说明这两种锁是兼容的，否则说明 这两种锁不兼容，不能对同一数据对象并发存取。

下表为Oracle数据库TM锁的兼容矩阵（Y=Yes，表示兼容的请求； N=No，表示不兼容的请求；-表示没有加锁请求）：

表五：Oracle数据库TM锁的相容矩阵

一方面，当Oracle执行SELECT…FOR UPDATE、INSERT、UPDATE、DELETE等DML语句时，系统自动在所要操作的表上申请表级RS锁（SELECT…FOR UPDATE）或RX锁（INSERT、UPDATE、DELETE），当表级锁获得后，系统再自动申请TX锁，并将实际锁定的数据行的锁标志位置位（指 向该TX锁）；另一方面，程序或操作人员也可以通过LOCK TABLE语句来指定获得某种类型的TM锁。下表是笔者总结了Oracle中各SQL语句产生TM锁的情况：

表六：Oracle数据库TM锁小结

我们可以看到，通常的DML操作（SELECT…FOR UPDATE、INSERT、UPDATE、DELETE），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，Oracle数 据库的一个显著特点是，在缺省情况下，单纯地读数据（SELECT）并不加锁，Oracle通过回滚段（Rollback segment）来保证用户不读"脏"数据。这些都提高了系统的并发程度。

由于意向锁及数据行上锁标志位的引入，减小了Oracle维护行级锁的开销，这些技术的应用使Oracle能够高效地处理高度并发的事务请求。

 

 

Oracle 多粒度封锁机制的监控

为了监控Oracle系统中锁的状况，我们需要对几个系统视图有所了解：

5.1 v$lock视图

v$lock视图列出当前系统持有的或正在申请的所有锁的情况，其主要字段说明如下：

表七：v$lock视图主要字段说明

其中在TYPE字段的取值中，本文只关心TM、TX两种DML锁类型；

5.2 v$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：

表八：v$locked_object视图字段说明

5.3 Oracle锁监控脚本

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。

5.3.1 showlock.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;
5.3.2	showalllock.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');