Транзакции и блокировки

Блокировки в среде MS SQL Server

Управление блокировками

Пользователю чаще всего не нужно предпринимать никаких действий по управлению блокировками. Всю работу по установке, снятию и разрешению конфликтов выполняет специальный компонент сервера, называемый менеджером блокировок. MS SQL Server поддерживает различные уровни блокирования объектов (или детализацию блокировок), начиная с отдельной строки таблицы и заканчивая базой данных в целом. Менеджер блокировок автоматически оценивает, какое количество данных необходимо блокировать, и устанавливает соответствующий тип блокировки. Это позволяет поддерживать равновесие между производительностью работы системы блокирования и возможностью пользователей получать доступ к данным. Блокирование на уровне строки позволяет наиболее точно управлять таким доступом, поскольку блокируются только действительно изменяемые строки. Множество пользователей могут одновременно работать с данными с минимальными задержками. Платой за это является увеличение числа операций установки и снятия блокировок, а также большое количество служебной информации, которое приходится хранить для отслеживания установленных блокировок. При блокировке на уровне таблицы производительность системы блокирования резко увеличивается, так как необходимо установить лишь одну блокировку и снять ее только после завершения транзакции. Пользователь при этом имеет максимальную скорость доступа к данным. В то же время они не доступны никому другому, потому что вся таблица заблокирована. Приходится ожидать, пока текущий пользователь завершит работу.

Действия, выполняемые пользователями при работе с данными, сводятся к операциям двух типов: их чтению и изменению. В операции по изменению включаются действия по добавлению, удалению и собственно изменению данных. В зависимости от выполняемых действий сервер накладывает определенный тип блокировки из следующего перечня:

• Коллективные блокировки. Они накладываются при выполнении операций чтения данных (например, SELECT ). Если сервер установил на ресурс коллективную блокировку, то пользователь может быть уверен, что уже никто не сможет изменить эти данные.
• Блокировка обновления. Если на ресурс установлена коллективная блокировка и для этого ресурса устанавливается блокировка обновления, то никакая транзакция не сможет наложить коллективную блокировку или блокировку обновления .
• Монопольная блокировка. Этот тип блокировок используется, если транзакция изменяет данные. Когда сервер устанавливает монопольную блокировку на ресурс, то никакая другая транзакция не может прочитать или изменить заблокированные данные. Монопольная блокировка не совместима ни с какими другими блокировками, и ни одна блокировка, включая монопольную, не может быть наложена на ресурс.
• Блокировка массивного обновления. Накладывается сервером при выполнении операций массивного копирования в таблицу и запрещает обращение к таблице любым другим процессам. В то же время несколько процессов, выполняющих массивное копирование, могут одновременно вставлять строки в таблицу.

Помимо перечисленных основных типов блокировок SQL Server поддерживает ряд специальных блокировок, предназначенных для повышения производительности и функциональности обработки данных. Они называются блокировками намерений и используются сервером в том случае, если транзакция намеревается получить доступ к данным вниз по иерархии и для других транзакций необходимо установить запрет на наложение блокировок, которые будут конфликтовать с блокировкой, накладываемой первой транзакцией .

Ранее рассмотренные блокировки относятся к данным. Помимо перечисленных в среде SQL Server существует два других типа блокировок: блокировка диапазона ключей и блокировка схемы (метаданных, описывающих структуру объекта).

Блокировка диапазона ключей решает проблему возникновения фантомов и обеспечивает требования сериализуемости транзакции. Блокировки этого типа устанавливаются на диапазон строк, соответствующих определенному логическому условию, с помощью которого осуществляется выборка данных из таблицы.

Блокировка схемы используется при выполнении команд модификации структуры таблиц для обеспечения целостности данных.

"Мертвые" блокировки

"Мертвые", или тупиковые, блокировки характерны для многопользовательских систем. "Мертвая" блокировка возникает, когда две транзакции блокируют два блока данных и для завершения любой из них нужен доступ к данным, заблокированным ранее другой транзакцией. Для завершения каждой транзакции необходимо дождаться, пока блокированная другой транзакцией часть данных будет разблокирована. Но это невозможно, так как вторая транзакция ожидает разблокирования ресурсов, используемых первой.

Без применения специальных механизмов обнаружения и снятия "мертвых" блокировок нормальная работа транзакций будет нарушена. Если в системе установлен бесконечный период ожидания завершения транзакции (а это задано по умолчанию), то при возникновении "мертвой" блокировки для двух транзакций вполне возможно, что, ожидая освобождения заблокированных ресурсов, в тупике окажутся и новые транзакции. Чтобы избежать подобных проблем, в среде MS SQL Server реализован специальный механизм разрешения конфликтов тупикового блокирования.

Для этих целей сервер снимает одну из блокировок, вызвавших конфликт, и откатывает инициализировавшую ее транзакцию. При выборе блокировки, которой необходимо пожертвовать, сервер исходит из соображений минимальной стоимости.

Полностью избежать возникновения "мертвых" блокировок нельзя. Хотя сервер и имеет эффективные механизмы снятия таких блокировок, все же при написании приложений следует учитывать вероятность их возникновения и предпринимать все возможные действия для предупреждения этого. "Мертвые" блокировки могут существенно снизить производительность, поскольку системе требуется достаточно много времени для их обнаружения, отката транзакции и повторного ее выполнения.

Для минимизации возможности образования "мертвых" блокировок при разработке кода транзакции следует придерживаться следующих правил:

• выполнять действия по обработке данных в постоянном порядке, чтобы не создавать условия для захвата одних и тех же данных;
• избегать взаимодействия с пользователем в теле транзакции ;
• минимизировать длительность транзакции и выполнять ее по возможности в одном пакете;
• применять как можно более низкий уровень изоляции.