Oracle 数据库锁与阻塞分析与解决指南

目录

1. 概述
2. 锁（Lock）的概念
3. 阻塞（Blocking）的概念
4. 锁和阻塞的区别
5. 查询锁和阻塞情况
6. 预防和解决问题的策略
7. 案例分析
8. 总结

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1. 概述

在Oracle数据库中，锁和阻塞是并发控制的关键概念。正确理解和管理它们对于确保数据一致性和提高系统性能至关重要。本文旨在提供关于锁和阻塞的全面分析，并给出相应的解决建议。

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2. 锁（Lock）的概念

定义：

• 锁是一种机制，用于控制多个事务对同一数据库资源（如表、行等）的并发访问，以确保数据的一致性和完整性。

类型：

• 行级锁（Row-Level Locks）：锁定单个或多个行，允许其他事务访问未被锁定的行。
• 表级锁（Table-Level Locks）：锁定整个表，阻止其他事务对该表进行某些操作（如插入、更新、删除）。
• 模式锁（Schema-Level Locks）：用于保护数据库对象结构本身，例如防止对象被修改或删除。

目的：

• 保证事务的ACID属性（原子性、一致性、隔离性和持久性），特别是在并发环境中。
• 防止不同事务之间的冲突，比如避免"脏读"、"不可重复读"和"幻读"。

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3. 阻塞（Blocking）的概念

定义：

• 阻塞是指当一个事务试图获取已经被另一个事务持有的锁时，该事务必须等待，直到前一个事务释放锁为止的状态。

原因：

• 发生阻塞是因为存在锁冲突，即两个或多个事务尝试在同一时间对相同的数据资源执行不兼容的操作（例如，一个事务持有排他锁，而另一个事务请求共享锁）。

影响：

• 阻塞会导致等待的事务暂时无法继续执行，可能降低系统响应速度，并在极端情况下导致死锁（Deadlock）。

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4. 锁和阻塞的区别

特征	锁（Lock）	阻塞（Blocking）
定义	控制并发访问的机制	由于锁冲突导致的等待状态
作用对象	数据库资源（如表、行、模式对象）	尝试获取锁的事务
目的	确保数据一致性和完整性	确保事务按顺序执行，避免冲突
结果	可能引起阻塞	事务暂停执行，等待锁释放
解决方法	使用适当的隔离级别、优化查询	终止长时间等待的事务、调整应用逻辑

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5. 查询锁和阻塞情况

查询当前持有锁的会话及其相关信息

SELECT 
    o.owner AS "对象所属用户",
    o.object_name AS "对象名称",
    s.sid AS "会话SID",
    s.serial# AS "会话SERIAL#",
    s.username AS "用户名",
    s.osuser AS "操作系统用户",
    s.machine AS "客户端机器名",
    s.program AS "使用的程序",
    l.locked_mode AS "锁定模式"
FROM 
    v$locked_object l
JOIN 
    dba_objects o ON l.object_id = o.object_id
JOIN 
    v$session s ON l.session_id = s.sid;

查询正在等待特定对象上释放锁的会话

WITH locked_objects AS (
    SELECT 
        l.session_id,
        o.owner,
        o.object_name,
        o.object_type,
        l.locked_mode
    FROM 
        v$locked_object l
    JOIN 
        dba_objects o ON l.object_id = o.object_id
),
waiting_sessions AS (
    SELECT 
        s.sid,
        s.serial#,
        s.username,
        s.osuser,
        s.machine,
        s.program,
        s.status,
        s.logon_time,
        s.event,
        s.seconds_in_wait,
        s.wait_class,
        s.blocking_session,
        lo.owner,
        lo.object_name,
        lo.object_type,
        lo.locked_mode
    FROM 
        v$session s
    LEFT JOIN 
        locked_objects lo ON s.blocking_session = lo.session_id
    WHERE 
        s.wait_class != 'Idle' -- 排除空闲会话
        AND s.blocking_session IS NOT NULL -- 只选择有阻塞会话的记录
)
SELECT 
    ws.sid AS "等待会话SID",
    ws.serial# AS "等待会话SERIAL#",
    ws.username AS "等待会话用户名",
    ws.osuser AS "操作系统用户",
    ws.machine AS "客户端机器名",
    ws.program AS "使用的程序",
    ws.status AS "会话状态",
    ws.logon_time AS "登录时间",
    ws.event AS "等待事件",
    ws.seconds_in_wait AS "等待时间(秒)",
    ws.wait_class AS "等待类别",
    ws.blocking_session AS "阻塞会话SID",
    lo.session_id AS "持有锁的会话SID",
    lo.owner AS "对象所属用户",
    lo.object_name AS "对象名称",
    lo.object_type AS "对象类型",
    CASE lo.locked_mode
        WHEN 0 THEN 'None'
        WHEN 1 THEN 'Null (NULL)'
        WHEN 2 THEN 'Row Share (SS)'
        WHEN 3 THEN 'Row Exclusive (SX)'
        WHEN 4 THEN 'Share (S)'
        WHEN 5 THEN 'Share Row Exclusive (SSX)'
        WHEN 6 THEN 'Exclusive (X)'
        ELSE 'Unknown'
    END AS "锁定模式描述"
FROM 
    waiting_sessions ws
JOIN 
    locked_objects lo ON ws.blocking_session = lo.session_id
ORDER BY 
    ws.blocking_session, ws.sid;

查看阻塞情况并生成阻塞树

-- 查询阻塞树结构
SELECT 
    LPAD(' ', 5 * (LEVEL - 1)) || s.username AS username,
    LPAD(' ', 5 * (LEVEL - 1)) || s.inst_id || ',' || s.sid AS inst_sid,
    s.serial#,
    s.sql_id,
    s.row_wait_obj#,
    s.wait_class,
    s.event,
    s.p1,
    s.p2,
    s.p3,
    s.seconds_in_wait,
    s.blocking_instance || ',' || s.blocking_session AS blocking_inst_sid
FROM 
    gv$session s
WHERE 
    s.blocking_session IS NOT NULL
    OR (s.inst_id || ',' || s.sid) IN (
        SELECT DISTINCT blocking_instance || ',' || blocking_session 
        FROM gv$session
        WHERE blocking_instance IS NOT NULL AND blocking_session IS NOT NULL
    )
START WITH 
    s.blocking_session IS NULL -- 从不被其他会话阻塞的会话开始
CONNECT BY PRIOR 
    (s.inst_id || ',' || s.sid) = (s.blocking_instance || ',' || s.blocking_session)
ORDER SIBLINGS BY 
    s.inst_id, s.sid;

查看特定会话正在执行的SQL语句

SELECT 
    s.sid AS "会话SID",
    s.serial# AS "会话SERIAL#",
    s.username AS "用户名",
    s.status AS "会话状态",
    s.sql_id AS "SQL_ID",
    q.sql_text AS "SQL语句"
FROM 
    v$session s
LEFT JOIN 
    v$sql q ON s.sql_id = q.sql_id
WHERE 
    s.sid = &sid; -- 替换为实际的会话SID

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6. 预防和解决问题的策略

预防措施

• 优化SQL语句：减少不必要的锁争用，尽量使用索引和合适的查询条件。
• 合理设置隔离级别：根据业务需求选择合适的事务隔离级别，避免过度锁定。
• 缩短事务持续时间：尽量保持事务简短，尽快提交或回滚。
• 定期监控锁和阻塞情况：设置自动化的监控脚本，及时发现并处理潜在问题。

解决方案

• 终止长等待的会话 ：使用ALTER SYSTEM KILL SESSION命令终止长时间等待锁的会话。
• 调整应用程序逻辑：重新设计应用程序逻辑，减少并发冲突的可能性。
• 检查死锁情况：利用Oracle提供的死锁检测机制，自动处理死锁问题。
• 备份与恢复计划：确保有最新的备份，并准备好应急恢复计划，以防出现意外情况。

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7. 案例分析

案例1：频繁的行级锁冲突

问题描述：多个用户同时更新同一张表的不同行，但经常遇到行级锁冲突，导致性能下降。

解决方案：

• 分析SQL语句，确保使用了适当的索引，以最小化锁定范围。
• 如果可能，将大事务拆分为多个小事务，减少每个事务的持续时间。
• 考虑增加缓存层，减少直接数据库访问频率。

案例2：长时间的表级锁

问题描述：某张表被长时间锁定，影响了其他用户的正常操作。

解决方案：

• 检查是否有长时间运行的事务未提交或回滚，及时处理这些异常事务。
• 评估是否可以将表级操作分解为更细粒度的行级操作，减少锁的影响。
• 如果需要批量操作，考虑在非高峰时段执行，或者采用分区表技术来分散锁的影响。

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8. 总结

通过理解锁和阻塞的概念及其相互关系，可以更好地设计应用程序、配置数据库参数以及解决潜在的问题。有效管理和优化锁可以显著提升系统的并发处理能力和响应速度。