[導讀: 各種大型數據庫所采用的鎖的基本理論是一致的，但在具體實現上各有差別。SQL Server更強調由系統來管理鎖。在用戶有SQL請求時，系統分析請求，自動在滿足鎖定條件和系統性能之間為數據庫加上適當的鎖，同時系統在運行期間常常自動進行優化處理，實行動態加鎖。對於一般的用戶而言，通過系統的自動鎖定管理機制基本可以滿足使用要求，但如果對數據安全、數據庫完整性和一致性有特殊要求，就需要了解SQL Server的鎖機制，掌握數據庫鎖定方法。]
鎖是數據庫中的一個非常重要的概念，它主要用於多用戶環境下保證數據庫完整性和一致性。 我們知道，多個用戶能夠同時操縱同一個數據庫中的數據，會發生數據不一致現象。即如果沒有鎖定且多個用戶同時訪問一個數據庫，則當他們的事務同時使用相同的數據時可能會發生問題。這些問題包括：丟失更新、髒讀、不可重復讀和幻覺讀：
1．當兩個或多個事務選擇同一行，然後基於最初選定的值更新該行時，會發生丟失更新問題。每個事務都不知道其它事務的存在。最後的更新將重寫由其它事務所做的更新，這將導致數據丟失。例如，兩個編輯人員制作了同一文檔的電子復本。每個編輯人員獨立地更改其復本，然後保存更改後的復本，這樣就覆蓋了原始文檔。最後保存其更改復本的編輯人員覆蓋了第一個編輯人員所做的更改。如果在第一個編輯人員完成之後第二個編輯人員才能進行更改，則可以避免該問題。
2. 髒讀就是指當一個事務正在訪問數據，並且對數據進行了修改，而這種修改還沒有提交到數據庫中，這時，另外一個事務也訪問這個數據，然後使用了這個數據。因為這個數據是還沒有提交的數據，那麼另外一個事務讀到的這個數據是髒數據，依據髒數據所做的操作可能是不正確的。例如，一個編輯人員正在更改電子文檔。在更改過程中，另一個編輯人員復制了該文檔（該復本包含到目前為止所做的全部更改）並將其分發給預期的用戶。此後，第一個編輯人員認為目前所做的更改是錯誤的，於是刪除了所做的編輯並保存了文檔。分發給用戶的文檔包含不再存在的編輯內容，並且這些編輯內容應認為從未存在過。如果在第一個編輯人員確定最終更改前任何人都不能讀取更改的文檔，則可以避免該問題。
3．不可重復讀是指在一個事務內，多次讀同一數據。在這個事務還沒有結束時，另外一個事務也訪問該同一數據。那麼，在第一個事務中的兩次讀數據之間，由於第二個事務的修改，那麼第一個事務兩次讀到的的數據可能是不一樣的。這樣就發生了在一個事務內兩次讀到的數據是不一樣的，因此稱為是不可重復讀。例如，一個編輯人員兩次讀取同一文檔，但在兩次讀取之間，作者重寫了該文檔。當編輯人員第二次讀取文檔時，文檔已更改。原始讀取不可重復。如果只有在作者全部完成編寫後編輯人員才可以讀取文檔，則可以避免該問題。
4．幻覺讀是指當事務不是獨立執行時發生的一種現象，例如第一個事務對一個表中的數據進行了修改，這種修改涉及到表中的全部數據行。同時，第二個事務也修改這個表中的數據，這種修改是向表中插入一行新數據。那麼，以後就會發生操作第一個事務的用戶發現表中還有沒有修改的數據行，就好象發生了幻覺一樣。例如，一個編輯人員更改作者提交的文檔，但當生產部門將其更改內容合並到該文檔的主復本時，發現作者已將未編輯的新材料添加到該文檔中。如果在編輯人員和生產部門完成對原始文檔的處理之前，任何人都不能將新材料添加到文檔中，則可以避免該問題。
所以，處理多用戶並發訪問的方法是加鎖。鎖是防止其他事務訪問指定的資源控制、實現並發控制的一種主要手段。當一個用戶鎖住數據庫中的某個對象時，其他用戶就不能再訪問該對象。加鎖對並發訪問的影響體現在鎖的粒度上。為了控制鎖定的資源，應該首先了解系統的空間管理。在SQL Server 2000系統中，最小的空間管理單位是頁，一個頁有8K。所有的數據、日志、索引都存放在頁上。另外，使用頁有一個限制，這就是表中的一行數據必須在同一個頁上，不能跨頁。頁上面的空間管理單位是盤區，一個盤區是8個連續的頁。表和索引的最小占用單位是盤區。數據庫是由一個或者多個表或者索引組成，即是由多個盤區組成。放在一個表上的鎖限制對整個表的並發訪問；放在盤區上的鎖限制了對整個盤區的訪問；放在數據頁上的鎖限制了對整個數據頁的訪問；放在行上的鎖只限制對該行的並發訪問。
SQL Server 2000 具有多粒度鎖定，允許一個事務鎖定不同類型的的資源。為了使鎖定的成本減至最少，SQL Server 自動將資源鎖定在適合任務的級別。鎖定在較小的粒度（例如行）可以增加並發但需要較大的開銷，因為如果鎖定了許多行，則需要控制更多的鎖。鎖定在較大的粒度（例如表）就並發而言是相當昂貴的，因為鎖定整個表限制了其它事務對表中任意部分進行訪問，但要求的開銷較低，因為需要維護的鎖較少。SQL Server 可以鎖定行、頁、擴展盤區、表、庫等資源。
行是可以鎖定的最小空間, 行級鎖占用的數據資源最少，所以在事務的處理過程中，允許其他事務繼續操縱同一個表或者同一個頁的其他數據，大大降低了其他事務等待處理的時間，提高了系統的並發性。
頁級鎖是指在事務的操縱過程中，無論事務處理數據的多少，每一次都鎖定一頁，在這個頁上的數據不能被其他事務操縱。在SQL Server 7.0以前，使用的是頁級鎖。頁級鎖鎖定的資源比行級鎖鎖定的數據資源多。在頁級鎖中，即使是一個事務只操縱頁上的一行數據，那麼該頁上的其他數據行也不能被其他事務使用。因此，當使用頁級鎖時，會出現數據的浪費現象，也就是說，在同一個頁上會出現數據被占用卻沒有使用的現象。在這種現象中，數據的浪費最多不超過一個頁上的數據行。
表級鎖也是一個非常重要的鎖。表級鎖是指事務在操縱某一個表的數據時，鎖定了這個數據所在的整個表，其他事務不能訪問該表中的其他數據。當事務處理的數據量比較大時，一般使用表級鎖。表級鎖的特點是使用比較少的系統資源，但是卻占用比較多的數據資源。與行級鎖和頁級鎖相比，表級鎖占用的系統資源例如內存比較少，但是占用的數據資源卻是最大。在表級鎖時，有可能出現數據的大量浪費現象，因為表級鎖鎖定整個表，那麼其他的事務都不能操縱表中的其他數據。
盤區鎖是一種特殊類型的鎖，只能用在一些特殊的情況下。簇級鎖就是指事務占用一個盤區，這個盤區不能同時被其他事務占用。例如在創建數據庫和創建表時，系統分配物理空間時使用這種類型的鎖。系統是按照盤區分配空間的。當系統分配空間時，使用盤區鎖，防止其他事務同時使用同一個盤區。當系統完成分配空間之後，就不再使用這種類型的盤區鎖。特別是，當涉及到對數據操作的事務時，不使用盤區鎖。
數據庫級鎖是指鎖定整個數據庫，防止任何用戶或者事務對鎖定的數據庫進行訪問。數據庫級鎖是一種非常特殊的鎖，它只是用於數據庫的恢復操作過程中。這種等級的鎖是一種最高等級的鎖，因為它控制整個數據庫的操作。只要對數據庫進行恢復操作，那麼就需要設置數據庫為單用戶模式，這樣系統就能防止其他用戶對該數據庫進行各種操作。
行級鎖是一種最優鎖，因為行級鎖不可能出現數據既被占用又沒有使用的浪費現象。但是，如果用戶事務中頻繁對某個表中的多條記錄操作，將導致對該表的許多記錄行都加上了行級鎖，數據庫系統中鎖的數目會急劇增加，這樣就加重了系統負荷，影響系統性能。因此，在SQL Server中，還支持鎖升級(lock escalation)。所謂鎖升級是指調整鎖的粒度，將多個低粒度的鎖替換成少數的更高粒度的鎖，以此來降低系統負荷。在SQL Server中當一個事務中的鎖較多，達到鎖升級門限時，系統自動將行級鎖和頁面鎖升級為表級鎖。特別值得注意的是，在SQL Server中，鎖的升級門限以及鎖升級是由系統自動來確定的，不需要用戶設置。
在SQL Server數據庫中加鎖時，除了可以對不同的資源加鎖，還可以使用不同程度的加鎖方式，即鎖有多種模式，SQL Server中鎖模式包括：
1．共享鎖 SQL Server中，共享鎖用於所有的只讀數據操作。共享鎖是非獨占的，允許多個並發事務讀取其鎖定的資源。默認情況下，數據被讀取後，SQL Server立即釋放共享鎖。例如，執行查詢“SELECT * FROM AUTHORS”時，首先鎖定第一頁，讀取之後，釋放對第一頁的鎖定，然後鎖定第二頁。這樣，就允許在讀操作過程中，修改未被鎖定的第一頁。但是，事務隔離級別連接選項設置和SELECT語句中的鎖定設置都可以改變SQL Server的這種默認設置。例如，“ SELECT * FROM AUTHORS HOLDLOCK”就要求在整個查詢過程中，保持對表的鎖定，直到查詢完成才釋放鎖定。
2．更新鎖 更新鎖在修改操作的初始化階段用來鎖定可能要被修改的資源，這樣可以避免使用共享鎖造成的死鎖現象。因為使用共享鎖時，修改數據的操作分為兩步，首先獲得一個共享鎖，讀取數據，然後將共享鎖升級為排它鎖，然後再執行修改操作。這樣如果同時有兩個或多個事務同時對一個事務申請了共享鎖，在修改數據的時候，這些事務都要將共享鎖升級為排它鎖。這時，這些事務都不會釋放共享鎖而是一直等待對方釋放，這樣就造成了死鎖。如果一個數據在修改前直接申請更新鎖，在數據修改的時候再升級為排它鎖，就可以避免死鎖。
3．排它鎖 排它鎖是為修改數據而保留的。它所鎖定的資源，其他事務不能讀取也不能修改。
4．結構鎖 執行表的數據定義語言 (DDL) 操作（例如添加列或除去表）時使用架構修改 (Sch-M) 鎖。當編譯查詢時，使用架構穩定性 (Sch-S) 鎖。架構穩定性 (Sch-S) 鎖不阻塞任何事務鎖，包括排它鎖。因此在編譯查詢時，其它事務（包括在表上有排它鎖的事務）都能繼續運行。但不能在表上執行 DDL 操作。
5．意向鎖 意向鎖說明SQL Server有在資源的低層獲得共享鎖或排它鎖的意向。例如，表級的共享意向鎖說明事務意圖將排它鎖釋放到表中的頁或者行。意向鎖又可以分為共享意向鎖、獨占意向鎖和共享式獨占意向鎖。共享意向鎖說明事務意圖在共享意向鎖所鎖定的低層資源上放置共享鎖來讀取數據。獨占意向鎖說明事務意圖在共享意向鎖所鎖定的低層資源上放置排它鎖來修改數據。共享式排它鎖說明事務允許其他事務使用共享鎖來讀取頂層資源，並意圖在該資源低層上放置排它鎖。
6．大容量更新鎖 當將數據大容量復制到表，且指定了 TABLOCK 提示或者使用 sp_tableoption 設置了 table lock on bulk 表選項時，將使用大容量更新 鎖。大容量更新鎖允許進程將數據並發地大容量復制到同一表，同時防止其它不進行大容量復制數據的進程訪問該表。
可以使用 SELECT、INSERT、UPDATE 和 DELETE 語句指定表級鎖定提示的范圍，以引導 Microsoft SQL Server 2000 使用所需的鎖類型。當需要對對象所獲得鎖類型進行更精細控制時，使用表級鎖定提示更改默認的鎖定行為。
所指定的表級鎖定提示有如下幾種：
1． HOLDLOCK: 在該表上保持共享鎖，直到整個事務結束，而不是在語句執行完立即釋放所添加的鎖。
2． NOLOCK：不添加共享鎖和排它鎖，當這個選項生效後，可能讀到未提交讀的數據或“髒數據”，這個選項僅僅應用於SELECT語句。
3． PAGLOCK：指定添加頁鎖（否則通常可能添加表鎖）。
4． READCOMMITTED用與運行在提交讀隔離級別的事務相同的鎖語義執行掃描。默認情況下，SQL Server 2000 在此隔離級別上操作。。
5． READPAST: 跳過已經加鎖的數據行，這個選項將使事務讀取數據時跳過那些已經被其他事務鎖定的數據行，而不是阻塞直到其他事務釋放鎖，READPAST僅僅應用於READ COMMITTED隔離性級別下事務操作中的SELECT語句操作。
6． READUNCOMMITTED：等同於NOLOCK。
7． REPEATABLEREAD：設置事務為可重復讀隔離性級別。
8． ROWLOCK：使用行級鎖，而不使用粒度更粗的頁級鎖和表級鎖。
9． SERIALIZABLE：用與運行在可串行讀隔離級別的事務相同的鎖語義執行掃描。等同於 HOLDLOCK。
10． TABLOCK：指定使用表級鎖，而不是使用行級或頁面級的鎖，SQL Server在該語句執行完後釋放這個鎖，而如果同時指定了HOLDLOCK，該鎖一直保持到這個事務結束。
11． TABLOCKX：指定在表上使用排它鎖，這個鎖可以阻止其他事務讀或更新這個表的數據，直到這個語句或整個事務結束。
12． UPDLOCK ：指定在讀表中數據時設置更新 鎖（update lock）而不是設置共享鎖，該鎖一直保持到這個語句或整個事務結束，使用UPDLOCK的作用是允許用戶先讀取數據（而且不阻塞其他用戶讀數據），並且保證在後來再更新數據時，這一段時間內這些數據沒有被其他用戶修改。
死鎖問題
在數據庫系統中，死鎖是指多個用戶（進程）分別鎖定了一個資源，並又試圖請求鎖定對方已經鎖定的資源，這就產生了一個鎖定請求環，導致多個用戶（進程）都處於等待對方釋放所鎖定資源的狀態。這種死鎖是最典型的死鎖形式, 例如在同一時間內有兩個事務A和B，事務A有兩個操作：鎖定表part和請求訪問表supplier；事務B也有兩個操作：鎖定表supplIEr和請求訪問表part。結果，事務A和事務B之間發生了死鎖。
死鎖的第二種情況是，當在一個數據庫中時，有若干個長時間運行的事務執行並行的操作，當查詢分析器處理一種非常復雜的查詢例如連接查詢時，那麼由於不能控制處理的順序，有可能發生死鎖現象。
在SQL Server中，系統能夠自動定期搜索和處理死鎖問題。系統在每次搜索中標識所有等待鎖定請求的進程會話，如果在下一次搜索中該被標識的進程仍處於等待狀態，SQL Server就開始遞歸死鎖搜索。當搜索檢測到鎖定請求環時，SQL Server 通過自動選擇可以打破死鎖的線程（死鎖犧牲品）來結束死鎖。SQL Server 回滾作為死鎖犧牲品的事務，通知線程的應用程序（通過返回 1205 號錯誤信息），取消線程的當前請求，然後允許不間斷線程的事務繼續進行。SQL Server 通常選擇運行撤消時花費最少的事務的線程作為死鎖犧牲品。另外，用戶可以使用 SET 語句將會話的 DEADLOCK_PRIORITY 設置為 LOW。DEADLOCK_PRIORITY 選項控制在死鎖情況下如何衡量會話的重要性。如果會話的設置為 LOW ，則當會話陷入死鎖情況時將成為首選犧牲品。
理解了死鎖的概念，在應用程序中就可以采用下面的一些方法來盡量避免死鎖了：
（1）合理安排表訪問順序。
（2）在事務中盡量避免用戶干預，盡量使一個事務處理的任務少些, 保持事務簡短並在一個批處理中。
（3）數據訪問時域離散法, 數據訪問時域離散法是指在客戶機/服務器結構中，采取各種控制手段控制對數據庫或數據庫中的對象訪問時間段。主要通過以下方式實現: 合理安排後台事務的執行時間，采用工作流對後台事務進行統一管理。工作流在管理任務時，一方面限制同一類任務的線程數（往往限制為1個），防止資源過多占用; 另一方面合理安排不同任務執行時序、時間，盡量避免多個後台任務同時執行，另外， 避免在前台交易高峰時間運行後台任務。
（4）數據存儲空間離散法。數據存儲空間離散法是指采取各種手段，將邏輯上在一個表中的數據分散到若干離散的空間上去，以便改善對表的訪問性能。主要通過以下方法實現: 第一，將大表按行或列分解為若干小表; 第二，按不同的用戶群分解。
（5）使用盡可能低的隔離性級別。隔離性級別是指為保證數據庫數據的完整性和一致性而使多用戶事務隔離的程度，SQL92定義了4種隔離性級別：未提交讀、提交讀、可重復讀和可串行。如果選擇過高的隔離性級別，如可串行，雖然系統可以因實現更好隔離性而更大程度上保證數據的完整性和一致性，但各事務間沖突而死鎖的機會大大增加，大大影響了系統性能。
（6）使用綁定連接, 綁定連接允許兩個或多個事務連接共享事務和鎖，而且任何一個事務連接要申請鎖如同另外一個事務要申請鎖一樣，因此可以允許這些事務共享數據而不會有加鎖的沖突。
總之，了解SQL Server的鎖機制，掌握數據庫鎖定方法, 對一個合格的DBA來說是很重要的。
