1.死鎖原理

根據(jù)操作系統(tǒng)中的定義：死鎖是指在一組進(jìn)程中的各個(gè)進(jìn)程均占有不會(huì)釋放的資源，但因互相申請(qǐng)被其他進(jìn)程所站用不會(huì)釋放的資源而處于的一種永久等待狀態(tài)。

死鎖的四個(gè)必要條件：
互斥條件(Mutual exclusion)：資源不能被共享，只能由一個(gè)進(jìn)程使用。
請(qǐng)求與保持條件(Hold and wait)：已經(jīng)得到資源的進(jìn)程可以再次申請(qǐng)新的資源。
非剝奪條件(No pre-emption)：已經(jīng)分配的資源不能從相應(yīng)的進(jìn)程中被強(qiáng)制地剝奪。
循環(huán)等待條件(Circular wait)：系統(tǒng)中若干進(jìn)程組成環(huán)路，該環(huán)路中每個(gè)進(jìn)程都在等待相鄰進(jìn)程正占用的資源。

對(duì)應(yīng)到SQL Server中，當(dāng)在兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)中，如果每個(gè)任務(wù)鎖定了其他任務(wù)試圖鎖定的資源，此時(shí)會(huì)造成這些任務(wù)永久阻塞，從而出現(xiàn)死鎖；這些資源可能是：?jiǎn)涡?RID，堆中的單行)、索引中的鍵(KEY，行鎖)、頁(yè)(PAG，8KB)、區(qū)結(jié)構(gòu)(EXT，連續(xù)的8頁(yè))、堆或B樹(HOBT)、表(TAB，包括數(shù)據(jù)和索引)、文件(File，數(shù)據(jù)庫(kù)文件)、應(yīng)用程序?qū)Ｓ觅Y源(APP)、元數(shù)據(jù)(METADATA)、分配單元(Allocation_Unit)、整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)。一個(gè)死鎖示例如下圖所示：

說(shuō)明：T1、T2表示兩個(gè)任務(wù)；R1和R2表示兩個(gè)資源；由資源指向任務(wù)的箭頭(如R1->T1，R2->T2)表示該資源被改任務(wù)所持有；由任務(wù)指向資源的箭頭(如T1->S2，T2->S1)表示該任務(wù)正在請(qǐng)求對(duì)應(yīng)目標(biāo)資源；
其滿足上面死鎖的四個(gè)必要條件：
(1).互斥：資源S1和S2不能被共享，同一時(shí)間只能由一個(gè)任務(wù)使用；
(2).請(qǐng)求與保持條件：T1持有S1的同時(shí)，請(qǐng)求S2；T2持有S2的同時(shí)請(qǐng)求S1；
(3).非剝奪條件：T1無(wú)法從T2上剝奪S2，T2也無(wú)法從T1上剝奪S1；
(4).循環(huán)等待條件：上圖中的箭頭構(gòu)成環(huán)路，存在循環(huán)等待。

2.死鎖排查

(1).使用SQL Server的系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程sp_who和sp_lock，可以查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中的鎖情況；進(jìn)而根據(jù)objectID(@objID)(SQL Server 2005)/ object_name(@objID)(Sql Server 2000)可以查看哪個(gè)資源被鎖，用dbcc ld(@blk)，可以查看最后一條發(fā)生給SQL Server的Sql語(yǔ)句；

CREATE Table #Who(spid int,
    ecid int,
    status nvarchar(50),
    loginname nvarchar(50),
    hostname nvarchar(50),
    blk int,
    dbname nvarchar(50),
    cmd nvarchar(50),
    request_ID int);


CREATE Table #Lock(spid int,
    dpid int,
    objid int,
    indld int,
    [Type] nvarchar(20),
    Resource nvarchar(50),
    Mode nvarchar(10),
    Status nvarchar(10)
);


INSERT INTO #Who
    EXEC sp_who active  --看哪個(gè)引起的阻塞，blk 
INSERT INTO #Lock
    EXEC sp_lock  --看鎖住了那個(gè)資源id，objid 


DECLARE @DBName nvarchar(20);
SET @DBName='NameOfDataBase'


SELECT #Who.* FROM #Who WHERE dbname=@DBName
SELECT #Lock.* FROM #Lock
    JOIN #Who
        ON #Who.spid=#Lock.spid
            AND dbname=@DBName;


--最后發(fā)送到SQL Server的語(yǔ)句
DECLARE crsr Cursor FOR
    SELECT blk FROM #Who WHERE dbname=@DBName AND blk<>0;
DECLARE @blk int;
open crsr;
FETCH NEXT FROM crsr INTO @blk;
WHILE (@@FETCH_STATUS = 0)
BEGIN;
    dbcc inputbuffer(@blk);
    FETCH NEXT FROM crsr INTO @blk;
END;
close crsr;
DEALLOCATE crsr;


--鎖定的資源
SELECT #Who.spid,hostname,objid,[type],mode,object_name(objid) as objName FROM #Lock
    JOIN #Who
        ON #Who.spid=#Lock.spid
            AND dbname=@DBName
    WHERE objid<>0;


DROP Table #Who;
DROP Table #Lock;

(2).使用SQL Server Profiler分析死鎖:將Deadlock graph事件類添加到跟蹤。此事件類使用死鎖涉及到的進(jìn)程和對(duì)象的XML數(shù)據(jù)填充跟蹤中的TextData數(shù)據(jù)列。SQL Server事件探查器可以將XML文檔提取到死鎖XML (.xdl)文件中，以后可在SQL Server Management Studio中查看該文件。

3.避免死鎖

上面1中列出了死鎖的四個(gè)必要條件，我們只要想辦法破其中的任意一個(gè)或多個(gè)條件，就可以避免死鎖發(fā)生，一般有以下幾種方法(FROM Sql Server 2005聯(lián)機(jī)叢書)：
(1).按同一順序訪問(wèn)對(duì)象。(注：避免出現(xiàn)循環(huán))
(2).避免事務(wù)中的用戶交互。(注：減少持有資源的時(shí)間，較少鎖競(jìng)爭(zhēng))
(3).保持事務(wù)簡(jiǎn)短并處于一個(gè)批處理中。(注：同(2)，減少持有資源的時(shí)間)
(4).使用較低的隔離級(jí)別。(注：使用較低的隔離級(jí)別（例如已提交讀）比使用較高的隔離級(jí)別（例如可序列化）持有共享鎖的時(shí)間更短，減少鎖競(jìng)爭(zhēng))
(5).使用基于行版本控制的隔離級(jí)別：2005中支持快照事務(wù)隔離和指定READ_COMMITTED隔離級(jí)別的事務(wù)使用行版本控制，可以將讀與寫操作之間發(fā)生的死鎖幾率降至最低：
SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON --事務(wù)可以指定SNAPSHOT事務(wù)隔離級(jí)別;
SET READ_COMMITTED_SNAPSHOT ON--指定READ_COMMITTED隔離級(jí)別的事務(wù)將使用行版本控制而不是鎖定。默認(rèn)情況下(沒(méi)有開啟此選項(xiàng)，沒(méi)有加with nolock提示)，SELECT語(yǔ)句會(huì)對(duì)請(qǐng)求的資源加S鎖(共享鎖)；而開啟了此選項(xiàng)后，SELECT不會(huì)對(duì)請(qǐng)求的資源加S鎖。
注意：設(shè)置READ_COMMITTED_SNAPSHOT選項(xiàng)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中只允許存在執(zhí)行ALTER DATABASE命令的連接。在ALTER DATABASE完成之前，數(shù)據(jù)庫(kù)中決不能有其他打開的連接。數(shù)據(jù)庫(kù)不必一定要處于單用戶模式中。
(6).使用綁定連接。(注：綁定會(huì)話有利于在同一臺(tái)服務(wù)器上的多個(gè)會(huì)話之間協(xié)調(diào)操作。綁定會(huì)話允許一個(gè)或多個(gè)會(huì)話共享相同的事務(wù)和鎖(但每個(gè)回話保留其自己的事務(wù)隔離級(jí)別)，并可以使用同一數(shù)據(jù)，而不會(huì)有鎖沖突?？梢詮耐粋€(gè)應(yīng)用程序內(nèi)的多個(gè)會(huì)話中創(chuàng)建綁定會(huì)話，也可以從包含不同會(huì)話的多個(gè)應(yīng)用程序中創(chuàng)建綁定會(huì)話。在一個(gè)會(huì)話中開啟事務(wù)(begin tran)后，調(diào)用exec sp_getbindtoken @Token out;來(lái)取得Token，然后傳入另一個(gè)會(huì)話并執(zhí)行EXEC sp_bindsession @Token來(lái)進(jìn)行綁定(最后的示例中演示了綁定連接)。

4.死鎖處理方法：

(1).根據(jù)2中提供的sql，查看那個(gè)spid處于wait狀態(tài)，然后用kill spid來(lái)干掉(即破壞死鎖的第四個(gè)必要條件:循環(huán)等待)；當(dāng)然這只是一種臨時(shí)解決方案，我們總不能在遇到死鎖就在用戶的生產(chǎn)環(huán)境上排查死鎖、Kill sp，我們應(yīng)該考慮如何去避免死鎖。

(2).使用SET LOCK_TIMEOUT timeout_period(單位為毫秒)來(lái)設(shè)定鎖請(qǐng)求超時(shí)。默認(rèn)情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有超時(shí)期限(timeout_period值為-1，可以用SELECT @@LOCK_TIMEOUT來(lái)查看該值，即無(wú)限期等待)。當(dāng)請(qǐng)求鎖超過(guò)timeout_period時(shí)，將返回錯(cuò)誤。timeout_period值為0時(shí)表示根本不等待，一遇到鎖就返回消息。設(shè)置鎖請(qǐng)求超時(shí)，破環(huán)了死鎖的第二個(gè)必要條件(請(qǐng)求與保持條件)。

服務(wù)器:消息1222，級(jí)別16，狀態(tài)50，行1
已超過(guò)了鎖請(qǐng)求超時(shí)時(shí)段。

(3). SQL Server內(nèi)部有一個(gè)鎖監(jiān)視器線程執(zhí)行死鎖檢查，鎖監(jiān)視器對(duì)特定線程啟動(dòng)死鎖搜索時(shí)，會(huì)標(biāo)識(shí)線程正在等待的資源；然后查找特定資源的所有者，并遞歸地繼續(xù)執(zhí)行對(duì)那些線程的死鎖搜索，直到找到一個(gè)構(gòu)成死鎖條件的循環(huán)。檢測(cè)到死鎖后，數(shù)據(jù)庫(kù)引擎選擇運(yùn)行回滾開銷最小的事務(wù)的會(huì)話作為死鎖犧牲品，返回1205錯(cuò)誤，回滾死鎖犧牲品的事務(wù)并釋放該事務(wù)持有的所有鎖，使其他線程的事務(wù)可以請(qǐng)求資源并繼續(xù)運(yùn)行。

5.兩個(gè)死鎖示例及解決方法

5.1 SQL死鎖

(1).測(cè)試用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

CREATE TABLE Lock1(C1 int default(0));
CREATE TABLE Lock2(C1 int default(0));
INSERT INTO Lock1 VALUES(1);
INSERT INTO Lock2 VALUES(1);

(2).開兩個(gè)查詢窗口，分別執(zhí)行下面兩段sql

--Query 1
Begin Tran
  Update Lock1 Set C1=C1+1;
  WaitFor Delay '0000';
  SELECT * FROM Lock2
Rollback Tran;
 
--Query 2
Begin Tran
  Update Lock2 Set C1=C1+1;
  WaitFor Delay '0000';
  SELECT * FROM Lock1
Rollback Tran;

上面的SQL中有一句WaitFor Delay '0000'，用于等待1分鐘，以方便查看鎖的情況。

(3).查看鎖情況

在執(zhí)行上面的WaitFor語(yǔ)句期間，執(zhí)行第二節(jié)中提供的語(yǔ)句來(lái)查看鎖信息：

Query1中，持有Lock1中第一行(表中只有一行數(shù)據(jù))的行排他鎖(RID:X)，并持有該行所在頁(yè)的意向更新鎖(PAG:IX)、該表的意向更新鎖(TAB:IX)；Query2中，持有Lock2中第一行(表中只有一行數(shù)據(jù))的行排他鎖(RID:X)，并持有該行所在頁(yè)的意向更新鎖(PAG:IX)、該表的意向更新鎖(TAB:IX)；

執(zhí)行完Waitfor，Query1查詢Lock2，請(qǐng)求在資源上加S鎖，但該行已經(jīng)被Query2加上了X鎖；Query2查詢Lock1，請(qǐng)求在資源上加S鎖，但該行已經(jīng)被Query1加上了X鎖；于是兩個(gè)查詢持有資源并互不相讓，構(gòu)成死鎖。

(4).解決辦法

a).SQL Server自動(dòng)選擇一條SQL作死鎖犧牲品：運(yùn)行完上面的兩個(gè)查詢后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有一條SQL能正常執(zhí)行完畢，而另一個(gè)SQL則報(bào)如下錯(cuò)誤：

服務(wù)器:消息1205，級(jí)別13，狀態(tài)50，行1
事務(wù)（進(jìn)程 ID xx）與另一個(gè)進(jìn)程已被死鎖在 lock 資源上，且該事務(wù)已被選作死鎖犧牲品。請(qǐng)重新運(yùn)行該事務(wù)。

這就是上面第四節(jié)中介紹的鎖監(jiān)視器干活了。

b).按同一順序訪問(wèn)對(duì)象：顛倒任意一條SQL中的Update與SELECT語(yǔ)句的順序。例如修改第二條SQL成如下：

--Query2
Begin Tran
  SELECT * FROM Lock1--在Lock1上申請(qǐng)S鎖
  WaitFor Delay '0000';
  Update Lock2 Set C1=C1+1;--Lock2X
Rollback Tran;

當(dāng)然這樣修改也是有代價(jià)的，這會(huì)導(dǎo)致第一條SQL執(zhí)行完畢之前，第二條SQL一直處于阻塞狀態(tài)。單獨(dú)執(zhí)行Query1或Query2需要約1分鐘，但如果開始執(zhí)行Query1時(shí)，馬上同時(shí)執(zhí)行Query2，則Query2需要2分鐘才能執(zhí)行完；這種按順序請(qǐng)求資源從一定程度上降低了并發(fā)性。

c).SELECT語(yǔ)句加With(NoLock)提示：默認(rèn)情況下SELECT語(yǔ)句會(huì)對(duì)查詢到的資源加S鎖(共享鎖)，S鎖與X鎖(排他鎖)不兼容；但加上With(NoLock)后，SELECT不對(duì)查詢到的資源加鎖(或者加Sch-S鎖，Sch-S鎖可以與任何鎖兼容)；從而可以是這兩條SQL可以并發(fā)地訪問(wèn)同一資源。當(dāng)然，此方法適合解決讀與寫并發(fā)死鎖的情況，但加With(NoLock)可能會(huì)導(dǎo)致臟讀。

SELECT * FROM Lock2 WITH(NOLock)
SELECT * FROM Lock1 WITH(NOLock)

d).使用較低的隔離級(jí)別。SQL Server 2000支持四種事務(wù)處理隔離級(jí)別(TIL)，分別為：READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED、REPEATABLE READ、SERIALIZABLE；SQL Server 2005中增加了SNAPSHOT TIL。默認(rèn)情況下，SQL Server使用READ COMMITTED TIL，我們可以在上面的兩條SQL前都加上一句SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED，來(lái)降低TIL以避免死鎖；事實(shí)上，運(yùn)行在READ UNCOMMITTED TIL的事務(wù)，其中的SELECT語(yǔ)句不對(duì)結(jié)果資源加鎖或加Sch-S鎖，而不會(huì)加S鎖；但還有一點(diǎn)需要注意的是：READ UNCOMMITTED TIL允許臟讀，雖然加上了降低TIL的語(yǔ)句后，上面兩條SQL在執(zhí)行過(guò)程中不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但執(zhí)行結(jié)果是一個(gè)返回1，一個(gè)返回2，即讀到了臟數(shù)據(jù)，也許這并不是我們所期望的。

e).在SQL前加SET LOCK_TIMEOUT timeout_period，當(dāng)請(qǐng)求鎖超過(guò)設(shè)定的timeout_period時(shí)間后，就會(huì)終止當(dāng)前SQL的執(zhí)行，犧牲自己，成全別人。

f).使用基于行版本控制的隔離級(jí)別(SQL Server 2005支持)：開啟下面的選項(xiàng)后，SELECT不會(huì)對(duì)請(qǐng)求的資源加S鎖，不加鎖或者加Sch-S鎖，從而將讀與寫操作之間發(fā)生的死鎖幾率降至最低；而且不會(huì)發(fā)生臟讀。啊

SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON
SET READ_COMMITTED_SNAPSHOT ON

g).使用綁定連接(使用方法見下一個(gè)示例。)

5.2程序死鎖(SQL阻塞)

看一個(gè)例子：一個(gè)典型的數(shù)據(jù)庫(kù)操作事務(wù)死鎖分析，按照我自己的理解，我覺(jué)得這應(yīng)該算是C#程序中出現(xiàn)死鎖，而不是數(shù)據(jù)庫(kù)中的死鎖；下面的代碼模擬了該文中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作過(guò)程：

//略去的無(wú)關(guān)的code
SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString);
conn.Open();
SqlTransaction tran = conn.BeginTransaction();
string sql1 = "Update Lock1 SET C1=C1+1";
string sql2 = "SELECT * FROM Lock1";
ExecuteNonQuery(tran, sql1); //使用事務(wù):事務(wù)中Lock了Table
ExecuteNonQuery(null, sql2); //新開一個(gè)connection來(lái)讀取Table


public static void ExecuteNonQuery(SqlTransaction tran, string sql)
{
    SqlCommand cmd = new SqlCommand(sql);
    if (tran != null)
    {
        cmd.Connection = tran.Connection;
        cmd.Transaction = tran;
        cmd.ExecuteNonQuery();
    }
    else
    {
        using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
        {
            conn.Open();
            cmd.Connection = conn;
            cmd.ExecuteNonQuery();
        }
    }
}

執(zhí)行到ExecuteNonQuery(null, sql2)時(shí)拋出SQL執(zhí)行超時(shí)的異常，下圖從數(shù)據(jù)庫(kù)的角度來(lái)看該問(wèn)題：

代碼從上往下執(zhí)行，會(huì)話1持有了表Lock1的X鎖，且事務(wù)沒(méi)有結(jié)束，回話1就一直持有X鎖不釋放；而會(huì)話2執(zhí)行select操作，請(qǐng)求在表Lock1上加S鎖，但S鎖與X鎖是不兼容的，所以回話2的被阻塞等待，不在等待中，就在等待中獲得資源，就在等待中超時(shí)。。。從中我們可以看到，里面并沒(méi)有出現(xiàn)死鎖，而只是SELECT操作被阻塞了。也正因?yàn)椴皇菙?shù)據(jù)庫(kù)死鎖，所以SQL Server的鎖監(jiān)視器無(wú)法檢測(cè)到死鎖。

我們?cè)購(gòu)腃#程序的角度來(lái)看該問(wèn)題：

C#程序持有了表Lock1上的X鎖，同時(shí)開了另一個(gè)SqlConnection還想在該表上請(qǐng)求一把S鎖，圖中已經(jīng)構(gòu)成了環(huán)路；太貪心了，結(jié)果自己把自己給鎖死了。。。

雖然這不是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)死鎖，但卻是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)資源而導(dǎo)致的死鎖，上例中提到的解決死鎖的方法在這里也基本適用，主要是避免讀操作被阻塞，解決方法如下：

a).把SELECT放在Update語(yǔ)句前：SELECT不在事務(wù)中，且執(zhí)行完畢會(huì)釋放S鎖；
b).把SELECT也放加入到事務(wù)中：ExecuteNonQuery(tran, sql2);
c).SELECT加With(NOLock)提示：可能產(chǎn)生臟讀；
d).降低事務(wù)隔離級(jí)別：SELECT語(yǔ)句前加SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED；同上，可能產(chǎn)生臟讀；
e).使用基于行版本控制的隔離級(jí)別（同上例）。
g).使用綁定連接：取得事務(wù)所在會(huì)話的token，然后傳入新開的connection中；執(zhí)行EXEC sp_bindsession @Token后綁定了連接，最后執(zhí)行exec sp_bindsession null;來(lái)取消綁定；最后需要注意的四點(diǎn)是：
(1).使用了綁定連接的多個(gè)connection共享同一個(gè)事務(wù)和相同的鎖，但各自保留自己的事務(wù)隔離級(jí)別；
(2).如果在sql3字符串的“exec sp_bindsession null”換成“commit tran”或者“rollback tran”，則會(huì)提交整個(gè)事務(wù)，最后一行C#代碼tran.Commit()就可以不用執(zhí)行了(執(zhí)行會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)槭聞?wù)已經(jīng)結(jié)束了-,-)。
(3).開啟事務(wù)(begin tran)后，才可以調(diào)用exec sp_getbindtoken @Token out來(lái)取得Token；如果不想再新開的connection中結(jié)束掉原有的事務(wù)，則在這個(gè)connection close之前，必須執(zhí)行“exec sp_bindsession null”來(lái)取消綁定連接，或者在新開的connectoin close之前先結(jié)束掉事務(wù)(commit/tran)。
(4). (Sql server 2005聯(lián)機(jī)叢書)后續(xù)版本的Microsoft SQL Server將刪除該功能。請(qǐng)避免在新的開發(fā)工作中使用該功能，并著手修改當(dāng)前還在使用該功能的應(yīng)用程序。請(qǐng)改用多個(gè)活動(dòng)結(jié)果集(MARS)或分布式事務(wù)。

tran = connection.BeginTransaction();
string sql1 = "Update Lock1 SET C1=C1+1";
ExecuteNonQuery(tran, sql1); //使用事務(wù):事務(wù)中Lock了測(cè)試表Lock1
string sql2 = @"DECLARE @Token varchar(255);
exec sp_getbindtoken @Token out;
SELECT @Token;";
string token = ExecuteScalar(tran, sql2).ToString();
string sql3 = "EXEC sp_bindsession @Token;Update Lock1 SET C1=C1+1;exec sp_bindsession null;";
SqlParameter parameter = new SqlParameter("@Token", SqlDbType.VarChar);
parameter.Value = token;
ExecuteNonQuery(null, sql3, parameter); //新開一個(gè)connection來(lái)操作測(cè)試表Lock1
tran.Commit();

附：鎖兼容性(FROM SQL Server 2005聯(lián)機(jī)叢書)

鎖兼容性控制多個(gè)事務(wù)能否同時(shí)獲取同一資源上的鎖。如果資源已被另一事務(wù)鎖定，則僅當(dāng)請(qǐng)求鎖的模式與現(xiàn)有鎖的模式相兼容時(shí)，才會(huì)授予新的鎖請(qǐng)求。如果請(qǐng)求鎖的模式與現(xiàn)有鎖的模式不兼容，則請(qǐng)求新鎖的事務(wù)將等待釋放現(xiàn)有鎖或等待鎖超時(shí)間隔過(guò)期。

編輯：黃飛