SQL server锁的机制

SQL server的所有活动都会产生锁。锁定的单元越小，就越能提高并发处理能力，但是管理锁的开销越大。如何找到平衡点，使并发性和性能都可接受是SQL Server的难点。 SQL Server有如下几种琐： 1、 共享锁 用于只读操作(SELECT)，锁定共享的资源。共享锁不会阻

SQL server的所有活动都会产生锁。锁定的单元越小，就越能提高并发处理能力，但是管理锁的开销越大。如何找到平衡点，使并发性和性能都可接受是SQL Server的难点。
SQL Server有如下几种琐：
1、 共享锁
用于只读操作(SELECT)，锁定共享的资源。共享锁不会阻止其他用户读，但是阻止其他的用户写和修改。
2、 更新锁
更新锁是一种意图锁，当一个事物已经请求共享琐后并试图请求一个独占锁的时候发生更新琐。例如当两个事物在几行数据行上都使用了共享锁，并同时试图获取独占锁以执行更新操作时，就发生了死锁：都在等待对方释放共享锁而实现独占锁。更新锁的目的是只让一个事物获得更新锁，防止这种情况的发生。
3、 独占锁
一次只能有一个独占锁用在一个资源上，并且阻止其他所有的锁包括共享缩。写是独占锁，可以有效的防止’脏读’
4、 意图缩
在使用共享锁和独占锁之前，使用意图锁。从表的层次上查看意图锁，以判断事物能否获得共享锁和独占锁，提高了系统的性能，不需从爷或者行上检查。
5、 计划锁
Sch-M,Sch-S。对数据库结构改变时用Sch-M，对查询进行编译时用Sch-S。这两种锁不会阻塞任何事物锁，包括独占锁。

读是共享锁，写是排他锁，先读后更新的操作是更新锁，更新锁成功并且改变了数据时更新锁升级到排他锁。锁的类型有：
DB-----数据库，由于 dbid 列已包含数据库的数据库 ID，所以没有提供任何信息
FIL----文件
IDX----索引
PG-----页，数据或索引页。页码。页由 fileid:page 组合进行标识，其中，fileid 是 sysfiles 表中的 fileid，而 page 是该文件内的逻辑页码。
KEY----键,用于保护可串行事务中的键范围
TAB----表，包括所有数据和索引在内的整个表。由于 ObjId 列已包含表的对象 ID，所以没有提供任何信息
EXT----区域, 相邻的八个数据页或索引页构成的一组。正被锁定的扩展盘区中的第一个页码。页由 fileid:page 组合进行标识
RID----行，表内已锁定行的行标识符。行由 fileid:page:rid 组合进行标识，其中，rid 是页中的行标识符

锁的状态：
Grant---能使用被授权的资源
Wait----能使用被其他任务阻塞的资源
Cnvrt---Convert,锁正在被转换

细分锁的模式：
0 Null 没有得到资源的访问权限
1 Sch-S (Schema stability) 对查询进行编译时。能防止加锁的对象被删除直到解锁
2 Sch-M (Schema Modification) 改变数据库结构时发生。能防止其他的事物访问加锁的对象
3 IS (Intent Shares) 意图共享锁。
4 SIU(Share Intent Update) 意图在维护资源的共享锁时，把更新锁放到锁层次结构的下层资源上
5 IS-S(Intent Share-shared) 复合键范围锁
6 IX(Intent Exclusive) 意图排他锁
7 SIX(Share Intent Exclusive)
8 S(Share) 共享锁
9 U(Update) 更新锁。防止死锁
10 Iin-Nul(Intent Insert-Null) 索引行层次的锁定，复合键范围锁
11 IS-X(Intent Share-Exclusive)
12 IU(Intent Update) 意图更新锁
13 IS-U(Intent Share Update) 串行更新扫描
14 X(Exclusive) 排他锁
15 BU 块操作使用的锁

所以有如下的结论。

1、一个连接在修改数据块时别的连接不能修改这个数据块，直到解锁。
并行访问是任何数据库解决方案都最为重视的问题了，为了解决并行访问方面的问题各类数据库系统提出了各种各样的方案。SQL Server采用了多线程机制，它当然能够一次处理多个请求。不过，在用户修改数据的情况下并行访问问题就变得复杂起来了。显然，数据库通常只允许唯一用户一次修改特定的数据。当某一用户开始修改某块数据时， SQL Server能很快地锁定数据，阻止其他用户对这块数据进行更新，直到修改该数据的第一位用户完成其操作并提交交易或者回滚。但是，当某一位用户正在修改某块数据时假设另一位用户又正想查询该数据的信息时会发生什么情况呢？
2、通常情况下，一个连接在修改数据块时别的连接也不能查询这个数据块，直到解锁。反之亦然：读的时候不能写和修改。这个方案会降低系统的性能和效率，尽管现在是行级锁（7.0以前是锁页甚至是锁表），如果你一次修改多行数据，SQL Server则会把数据锁定范围提升到页级别乃至锁定整个数据表，从而不必针对每一记录跟踪和维护各自的数据锁，这样能加快修改的速度，消耗小的服务器资源，但是并发性就差了。。
3、一个连接写的时候，另一个连接可以写，但是不得读
4、多个连接可以同时读同一行。

所以锁发生在读、写的竞争上。

5、设置事物的级别 SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL
A、READ COMMITTED ：指定在读取数据时控制共享锁以避免脏读，但数据可在事务结束前更改，从而产生不可重复读取或幻像数据。
该选项是 SQL Server 的默认值。
B、READ UNCOMMITTED：执行脏读或 0 级隔离锁定，这表示不发出共享锁，也不接受排它锁。当设置该选项时，可以对数据执行未提交读或脏读；在事务结束前可以更改数据内的数值，行也可以出现在数据集中或从数据集消失。这是四个隔离级别中限制最小的级别。
C、REPEATABLE READ：锁定查询中使用的所有数据以防止其他用户更新数据，但是其他用户可以将新的幻像行插入数据集，且幻像行包括在当前事务的后续读取中。因为并发低于默认隔离级别，所以应只在必要时才使用该选项。
D、SERIALIZABLE：在数据集上放置一个范围锁，以防止其他用户在事务完成之前更新数据集或将行插入数据集内。这是四个隔离级别中限制最大的级别。因为并发级别较低，所以应只在必要时才使用该选项。该选项的作用与在事务内所有 SELECT 语句中的所有表上设置 HOLDLOCK 相同。
注释
一次只能设置这些选项中的一个，而且设置的选项将一直对那个连接保持有效，直到显式更改该选项为止。这是默认行为，除非在语句的 FROM 子句中在表级上指定优化选项。
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL 的设置是在执行或运行时设置，而不是在分析时设置。

所谓封锁,就是一个事务可向系统提出请求，对被操作的数据加锁(   Lock   )。其它事务必须等到此事务解锁（   Unlock）之后才能访问该数据。从而，在多个用户并发访问数据库时,确保不互相干扰。可锁定的单位是：行、页、表、盘区和数据库。  
1.   锁的类型  
SQL   Server支持三种基本的封锁类型：共享（   S）锁，排它（X）锁和更新（U）锁。封锁的基本粒度为行。  
1)   共享（S）锁：用于读操作。  
     多个事务可封锁一个共享单位的数据。  
     任何事务都不能修改加Ｓ锁的数据。  
     通常是加Ｓ锁的数据被读取完毕，Ｓ锁立即被释放。  
2)   独占（Ｘ）锁：用于写操作。  
     仅允许一个事务封锁此共享数据。  
     其它任何事务必须等到Ｘ锁被释放才能对该数据进行访问。  
     Ｘ锁一直到事务结束才能被释放。  
3)   更新（Ｕ）锁。  
     用来预定要对此页施加Ｘ锁，它允许其它事务读，但不允许再施加Ｕ锁或Ｘ锁。  
     当被读取数据页将要被更新时，则升级为Ｘ锁。  
     Ｕ锁一直到事务结束时才能被释放。  
2.   三种锁的兼容性  
如下表简单描述了三种锁的兼容性：  
通常，读操作（SELECT）获得共享锁，写操作（   INSERT、DELETE）获得独占锁；而更新操作可分解为一个有更新意图的读和一个写操作，故先获得更新锁，然后再升级为独占锁。  
执行的命令 获得锁 其它进程可以查询？ 其它进程可以修改？  
Select   title_id   from   titles S Yes No  
delete   titles   where   price>25 X No No  
insert   titles   values(   ...) X No No  
update   titles   set   type=“general” U Yes No  
where   type=“business” 然后Ｘ NO No  
   
使用索引降低锁并发性  
我们为什幺要讨论锁机制？如果用户操作数据时尽可能锁定最少的数据，这样处理过程,就不会等待被锁住的数据解锁，从而可以潜在地提高SQL   Server的性能。如果有200个用户打算修改不同顾客的数据，仅对存储单个顾客信息的单一行进行加锁要比锁住整个表好得多。那幺，用户如何只锁定行而不是表呢？当然是使用索引了。正如前面所提到的，对存有要修改数据的字段使用索引可以提高性能，因为索引能直接找到数据所在的页面，而不是搜索所有的数据页面去找到所需的行。如果用户直接找到表中对应的行并进行更新操作，只需锁定该行即可，而不是锁定多个页面或者整个表。性能的提高不仅仅是因为在修改时读取的页面较少，而且锁定较少的页面潜在地避免了一个用户在修改数据完成之前其它用户一直等待解锁的情况。  
   
事务的隔离级别  
ANSI标准为SQL事务定义了4个隔离级别(isolation   level)，隔离级别越高,出现数据不一致性的可能性就越小(并发度也就越低)。较高的级别中包含了较低级别中所规定了的限制。  
     隔离级别0：防止“丢失修改”，允许脏读。  
     隔离级别1：防止脏读。允许读已提交的数据。  
     隔离级别2：防止“不可重复读”。  
     隔离级别3：“可串行化”（serializable）。其含义为，某组并行事务的一种交叉调度产生的结果和这些事务的某一串行调度的结果相同（可避免破坏数据一致性）。SQL   Server支持四种隔离级别，级别1为缺省隔离级别，表中没有隔离级别2，   请参考表：  
SQL   Server支持的隔离级别 封锁方式 数据一致性保证  
X锁施加于被修改的页 S锁施加于被读取的页 防止丢失修改 防止读脏数据 可以重复读取  
级别0 封锁到事务结束 是  
级别1（缺省） 封锁到事务结束 读后立即释放 是 是  
级别3 封锁到事务结束 封锁到事务结束 是 是 是  
在SQL   Server也指定级别2，但级别3已包含级别2。ANSI-92   SQL中要求把级别3作为所有事务的缺省隔离级别。  
SQL   Server用holdlock选项加强S锁的限制，实现隔离级别3。SQL   Server的缺省隔离级别为级别1，共享读锁（S锁）是在该页被读完后立即释放。在select语句中加holdlock选项，则可使S锁一直保持到事务结束才释放。她符合了ANSI隔离级别3的标准─“可串行化”。  
   
下面这个例子中，在同一事务中对avg   (   advance   )要读取两次，且要求他们取值不变─“可重复读”，为此要使用选项holdlock。  
BEGIN   tran  
DECLARE   @avg-adv   money  
SELECT   @avg-adv   =   avg(advance)  
FROM   titles   holdlock  
WHERE   type   =   "business"  
if   @avg-adv   >   5000  
SELECT   title   from   titles  
WHERE   type="business"   and   advance   >@avg_adv  
COMMIT   tran  
在SQL   Server中设定事务隔离级别的方法有三种：  
   会话层设定  
语法如下：  
SET   TRANSACTION   ISOLATION   LEVEL  
{  
READ   COMMITTED  
|   READ   UNCOMMITTED  
|   REPEATABLE   READ  
|   SERIALIZABLE  
}  
系统提供的系统存储过程将在级别1下执行，它不受会话层设定的影响。  
     语法层设定  
在SELECT、DECLARE   cursor及read   text语句中增加选项。比如：  
SELECT...at   isolation{0|read   uncommitted}  
注意：语法层的设定将替代会话层的设定。  
     利用关键词设定  
─在SELECT语句中，加选项holdlock则设定级别3  
─在SELECT语句中，加noholdlock则设定级别0  
   
如下程序清单中所列的脚本实例在authors表上持有一个共享锁，它将用户检查服务器当前活动的时间推迟两分钟。  
程序清单测试事务隔离等级  
SET   TRANSACTION   ISOLATION   LEVEL   REPEATABLE   READ  
GO  
BEGIN   TRAN  
SELECT   *  
FROM   authors  
WHERE   au_lname   =   'Green'  
WAITFOR   DELAY   '00:02:00'  
ROLLBACK   TRAN  
GO  
Activity   Legend(活动图标)表明：当SQL   Server检索数据时会去掉页面表意向锁。Current   Activity窗口(见图3   -   3   )显示共享锁一直被保持直到事务完成为止(也就是说，直到WAITFOR和ROLLBACK   TRAN语句完成)。  
使用锁定优化程序提示  
让我们再深入考察程序清单的实例。通过改变优化程序提示，用户可以令SQL   Server在authors表上设置一个独占表锁(如程序所示)。  
BEGIN   TRAN  
SELECT   *  
FROM   authors   (tablockx)  
WHERE   au_lname   =   'Green'  
WAITFOR   DELAY   '00:02:00'  
ROLLBACK   TRAN  
GO  
   
SELECT语句使用优化程序提示tablockx来保持独占表锁直到事务结束为止。下表显示了可用的锁定优化程序提示。  
锁定优化程序提示及其描述  
优化程序提示 优化程序提示描述  
holdlock 保持锁定直到事务结束  
nolock 检索数据时不使用锁  
paglock 使用页面锁  
tablock 使用表锁  
tablockx 使用独占表锁  
updlock 使用更新锁  
holdlock优化程序提示能够在整个事务期间保持共享锁，读者在可串行化和可重复读事务隔离等级中对此已很熟悉了。如果用户偶尔想使用共享锁，最好使用系统默认的读交付事务隔离等级并需要使用holdlock优化程序提示。holock优化程序提示与读不交付事务隔离等级有相同的功能，它通过在读数据时不要任何锁定而实现非交付数据的读操作(从而避免了任何独占锁定引起的阻隔)。使用索引和锁定优化程序提示需要注意的是：用户可以将这两种类型的提示结合起来使  
用，但必须将索引提示最后列出，这一点很重要。如下程序清单中的代码给出了合法优化程序提示的正确方法。如一个混合优化程序提示  
SELECT   *  
FROM   authors   (paglock   holdlock   index=aunmind)