常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制的比較研究

毛應(yīng)爽，鄭永春

MAO Ying-shuang，ZHENG Yong-chun

（長(zhǎng)春工程學(xué)院 軟件學(xué)院，長(zhǎng)春 130012）

0 引言

事務(wù)和鎖是并發(fā)控制的主要機(jī)制。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，事務(wù)可以確保用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯操作的完整性和一致性。如有多個(gè)用戶同時(shí)建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的會(huì)話，會(huì)發(fā)生多個(gè)事務(wù)互相干擾的問(wèn)題，各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都提供鎖機(jī)制來(lái)保證所有事務(wù)在執(zhí)行時(shí)都得到正確結(jié)果，以避免可能產(chǎn)生的幻讀、臟讀、不可重復(fù)讀等錯(cuò)誤。本文比較了Oralce和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)處理和鎖并說(shuō)明它們對(duì)并發(fā)控制處理的異同點(diǎn)。

1 Oracle和Sql Server中的事務(wù)處理

1.1 事務(wù)的類型

Oracle采用隱式開(kāi)始一個(gè)事務(wù)，缺省情況下任何一個(gè)DML語(yǔ)句都會(huì)開(kāi)始一個(gè)事務(wù)，直到用戶發(fā)出Commit或Rollback命令，才會(huì)顯式結(jié)束事務(wù)該事務(wù)。

而SQL Server有隱式事務(wù)和顯式事務(wù)兩種事務(wù)類型。默認(rèn)情況下，SQL Server認(rèn)為每個(gè)語(yǔ)句都是獨(dú)立的一個(gè)事務(wù)并提交它，即隱式事務(wù)；如果某個(gè)事務(wù)需要包含多個(gè)語(yǔ)句，則需要使用顯式事務(wù)，它必須封裝在BEGIN TRAN和COMMIT TRAN或ROLLBACK TRAN語(yǔ)句組中。

1.2 DDL語(yǔ)句與事務(wù)控制

在Oracle中，Commit和Rollback語(yǔ)句只能應(yīng)用于DML語(yǔ)句，而不應(yīng)用于DDL語(yǔ)句，即一旦執(zhí)行了DDL語(yǔ)句，則該語(yǔ)句首先隱含執(zhí)行一個(gè)commit,在語(yǔ)句完成時(shí)也隱含執(zhí)行一個(gè)commit命令，即將自動(dòng)提交DDL語(yǔ)句前的事務(wù)和DDL語(yǔ)句本身的事務(wù)。因此，在執(zhí)行了DDL命令后事務(wù)將無(wú)法回滾。例如在Oracle的sql*plus中執(zhí)行以下代碼：

Insert into myTable values（‘One’）；

Create table test（x int）；

Insert into myTable values（‘Two’）；

Rollback；

由于在執(zhí)行Create table語(yǔ)句時(shí)先隱含進(jìn)行了提交，然后創(chuàng)建表，執(zhí)行后又進(jìn)行隱含提交，所以該程序只有第2條INSERT語(yǔ)句即插入數(shù)據(jù)Two的行被回滾，而插入One的行和創(chuàng)建的表都不被回滾，即使Create table語(yǔ)句失敗，第1條INSERT語(yǔ)句也會(huì)被提交。如果最后Rollback更換成Commit命令，Commit命令也只影響第2條INSERT語(yǔ)句的操作。

相反，在Sql server的事務(wù)中如含有DDL語(yǔ)句，該DDL語(yǔ)句是可以被執(zhí)行回滾操作的。將上例的代碼在Sql server中執(zhí)行，則代碼應(yīng)為：

Begin tran

Insert into myTable values（‘One’）

Create table test（x int）

Insert into myTable values（‘Two’）

Rollback tran

Sql server將這3條語(yǔ)句作為同一事務(wù)處理，因此在執(zhí)行Rollback tran命令時(shí)會(huì)將插入myTable表中的One和Two以及新創(chuàng)建的表test都進(jìn)行回滾。在事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中如果Create table語(yǔ)句失敗，則第1條insert語(yǔ)句也被回滾。如將Rollback tran更換成Commit tran命令，它將影響整個(gè)事務(wù)的提交。

1.3 事務(wù)的提交模式

在Oracle和Sql server中都有“自動(dòng)提交”模式。SQL Server中默認(rèn)的事務(wù)管理模式為自動(dòng)提交模式，即在使用 BEGIN TRANSACTION 語(yǔ)句啟動(dòng)顯式事務(wù)或者隱式事務(wù)模式設(shè)置為開(kāi)啟之前，與數(shù)據(jù)庫(kù)引擎實(shí)例的連接都以自動(dòng)提交模式操作，因此，每個(gè)語(yǔ)句在完成時(shí)，都會(huì)被提交或回滾。而在Oracle中，通常只有在執(zhí)行了DDL語(yǔ)句或者在SQL*Plus中退出（Quit）某個(gè)用戶進(jìn)程時(shí)才會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)提交,因?yàn)樵贒DL命令和quit命令的源代碼中已內(nèi)嵌了COMMIT命令。

1.4 事務(wù)的隔離級(jí)別

隔離級(jí)別定義了一個(gè)事務(wù)與其他事務(wù)的隔離程度，設(shè)置隔離級(jí)別，就為會(huì)話中的所有語(yǔ)句指定了缺省的鎖定行為，這雖可使程序員面臨的風(fēng)險(xiǎn)增加，但卻可以更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)。在SQL92標(biāo)準(zhǔn)中，事務(wù)隔離級(jí)別分為Read Uncommitted、Read Committed、Read Repeatable、Serializable四種，其中Read Uncommitted與Read Committed為語(yǔ)句級(jí)別的，而Read Repeatable與Serializable是針對(duì)事務(wù)級(jí)別的。

1.4.1 Oracle的事務(wù)隔離級(jí)別

Oracle支持SQL92標(biāo)準(zhǔn)中的Read Committed 和Serializable兩個(gè)隔離級(jí)別，并支持非SQL 92標(biāo)準(zhǔn)的Read Only和Read Write隔離級(jí)別。Read Committed是Oracle的默認(rèn)隔離級(jí)別，Read Only是Serializable子集，都能避免非重復(fù)讀和幻讀，其區(qū)別在于Read Only是只讀的，而在Serializable中可以進(jìn)行DML操作。

Oralce事務(wù)處理的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它使用回滾段或撤銷段來(lái)存放記錄被修改前的結(jié)果，使讀取和更新操作互不阻礙，快速進(jìn)行，即讀取操作不必等待更新事務(wù)結(jié)束，更新操作也不必因?yàn)榱硪皇聞?wù)中的讀取操作而等待。

1.4.2 Sql server的事務(wù)隔離級(jí)別

SQL Server支持SQL92標(biāo)準(zhǔn)所定義的4種隔離級(jí)別，其缺省的隔離級(jí)別為 Read Committed，在這種隔離級(jí)別下，讀取和更新操作有時(shí)是相互阻礙的，如一個(gè)會(huì)話正在對(duì)某表進(jìn)行更新操作，而另一個(gè)會(huì)話同時(shí)對(duì)該表進(jìn)行讀取操作，則該會(huì)話需要等待更新事務(wù)結(jié)束后才能進(jìn)行讀取操作。另外SQL Server允許為事務(wù)設(shè)置Read Uncommitted隔離級(jí)別，該設(shè)置使一個(gè)會(huì)話可以讀取其他事務(wù)未提交的更新結(jié)果，假如該事務(wù)最后以回滾結(jié)束，則讀取的結(jié)果就可能是錯(cuò)誤的。

2 Oracle和Sql Server中的鎖

鎖是為防止其他事務(wù)訪問(wèn)指定的資源，對(duì)并發(fā)控制的事務(wù)進(jìn)行的一種保護(hù)機(jī)制。當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象正被其他進(jìn)程或用戶修改時(shí)，鎖機(jī)制可以保護(hù)它不被修改，因而鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的主要手段。

2.1 鎖的粒度

鎖粒度是指被鎖定的數(shù)據(jù)對(duì)象的大小，要加快事務(wù)的處理速度并縮短事務(wù)的等待時(shí)間，就要使事務(wù)鎖定的資源最小。

Oralce與SQL Server的鎖粒度都包括行級(jí)鎖、表級(jí)別鎖、數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)別鎖。其中SQL Server還擁有頁(yè)級(jí)鎖和簇級(jí)鎖。使用頁(yè)級(jí)鎖是因?yàn)镾QL Server要求表中的行不能跨頁(yè)存放，在事務(wù)操作過(guò)程中無(wú)論處理多少數(shù)據(jù)，每次都鎖定一頁(yè)。而簇級(jí)鎖主要是當(dāng)事務(wù)占用一個(gè)簇（8個(gè)連續(xù)頁(yè)）時(shí)其他事務(wù)不能占用該簇，主要用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和表時(shí)，系統(tǒng)用簇級(jí)鎖分配物理空間。

2.2 鎖類型

Oralce 和SQL Server最基本的鎖類型有共享鎖、排他鎖、更新鎖，而SQL Server還專門提供了意向鎖，意向鎖是其他幾種鎖類型的變體，包括意向共享鎖、意向排他鎖等。Oralce 和SQL Server都可以由以上基本鎖類型進(jìn)行組合以演變出更多的鎖。

Oralce和SQL Server的鎖機(jī)制對(duì)用戶都是透明的，即系統(tǒng)能自動(dòng)提供對(duì)應(yīng)的等級(jí)鎖來(lái)鎖定資源，不需要用戶專門設(shè)置。

2.3 死鎖比較

死鎖是指在兩個(gè)以上的事務(wù)中，每個(gè)事務(wù)都因?yàn)樵噲D加鎖當(dāng)前已被另一個(gè)事務(wù)加鎖的數(shù)據(jù)項(xiàng)，從而造成的互相等待的現(xiàn)象。Oralce和SQL Server都能自動(dòng)、有效地對(duì)死鎖進(jìn)行檢測(cè)。所不同的是，當(dāng)檢測(cè)到死鎖后，Oralce會(huì)選擇一個(gè)執(zhí)行修改數(shù)目最小的事務(wù)退出，被退出的事務(wù)會(huì)接收到一個(gè)錯(cuò)誤信息，通知它所要訪問(wèn)的資源已經(jīng)被另外的事務(wù)鎖定，但Oralce不會(huì)自動(dòng)回滾該事務(wù)，因此該事務(wù)鎖定的資源仍未釋放，解決方法是執(zhí)行ROLLBACK或COMMIT語(yǔ)句或使用ALTER SYSTEM KILL SESSION語(yǔ)句終止該會(huì)話。而SQL Server在檢測(cè)到死鎖后，則會(huì)自動(dòng)回滾其中一個(gè)事務(wù)并返回一個(gè)錯(cuò)誤到連接對(duì)象，用此解決死鎖并讓其他事務(wù)繼續(xù)完成工作。

2.4 鎖爭(zhēng)用的監(jiān)測(cè)

ORACLE用動(dòng)態(tài)性能視圖V$LOCK和V$locked_OBJECT監(jiān)測(cè)會(huì)話時(shí)鎖的信息，V$LOCK包含所有當(dāng)前由系統(tǒng)和所連接的會(huì)話保持的鎖的信息，V$locked_OBJECT則提供當(dāng)前被鎖定的對(duì)象由什么鎖模式鎖定。SQL SERVER可采用調(diào)用系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程SP_LOCK和SP_WHO，或直接查詢系統(tǒng)表syslockinfo，或使用SSMS的活動(dòng)監(jiān)視器和SQL Profiler來(lái)瀏覽監(jiān)測(cè)鎖活動(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

事務(wù)和鎖是并發(fā)控制的主要機(jī)制，針對(duì)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶在使用時(shí)應(yīng)注意選擇恰當(dāng)?shù)氖聞?wù)隔離級(jí)別，避免應(yīng)用過(guò)長(zhǎng)的事務(wù)，應(yīng)在非高峰期間執(zhí)行DDL操作和執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的查詢或事務(wù)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)以防止鎖爭(zhēng)用的事務(wù)出現(xiàn)，并且對(duì)鎖進(jìn)行監(jiān)控，解決死鎖。

參考資料：

[1]Oracle Database 10g OCP Certification All-in-One Exam Guide John Watson著.清華大學(xué)出版社,2007,4.

[2]馬曉玉.Oracle 10g數(shù)據(jù)庫(kù)管理 應(yīng)用與開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)教程[M].清華大學(xué)出版社,2007,11.

[3]sql server 2005聯(lián)機(jī)叢書.微軟公司,sql server 2005文檔.