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Sql Server 死鎖的監控分析解決思路

編輯：關於SqlServer

1 背景

1.1 報警情況

最近整理筆記，打算全部遷移到EVERNOTE。整理到鎖這一部分，裡邊剛好有個自己記錄下來的案例，重新整理分享下給大家。

某日中午，收到報警短信，DB死鎖異常，單分鐘死鎖120個。

死鎖的xml文件如下：

<deadlock-list>
<deadlock victim="process810b00cf8">
<process-list>
<process id="process810b00cf8" taskpriority="0" logused="0" waitresource="RID: 13:1:1541136:62" waittime="7682" ownerId="3396587959" transactionname="UPDATE" lasttranstarted="2016-01-08T12:03:51.067" XDES="0xa99746d08" lockMode="U" schedulerid="41" kpid="17308" status="suspended" spid="108" sbid="0" ecid="0" priority="0" trancount="2" lastbatchstarted="2016-01-08T12:03:51.067" lastbatchcompleted="2016-01-08T12:03:51.067" lastattention="1900-01-01T00:00:00.067" clientapp="Microsoft SQL Server Management Studio - 查詢" hostname="test-server" hostpid="1433" loginname="xinysu" isolationlevel="read committed (2)" xactid="3396587959" currentdb="13" lockTimeout="4294967295" clientoption1="671098976" clientoption2="390200">
<executionStack>
<frame procname="adhoc" line="7" stmtstart="214" stmtend="484" sqlhandle="0x020000003acf4f010561e479685209fb09a7fd15239977c60000000000000000000000000000000000000000">
UPDATE FinanceReceiptNoRule SET NowSeqValue=@ReturnNum,ISRUNNING='0',LastWriteTime=GETDATE() WHERE IsRunning='1' AND SeqCode=@SeqCode </frame>
</executionStack>
<inputbuf>
declare @SeqCode varchar(60)
declare @ReturnNum bigint
set @SeqCode='CGJS20160106'
while(1=1)
begin
UPDATE FinanceReceiptNoRule SET NowSeqValue=@ReturnNum,ISRUNNING='0',LastWriteTime=GETDATE() WHERE IsRunning='1' AND SeqCode=@SeqCode
end </inputbuf>
</process>
<process id="process18fd5d8cf8" taskpriority="0" logused="248" waitresource="KEY: 13:72057594040090624 (b3ade7c5980c)" waittime="4" ownerId="3396522828" transactionname="user_transaction" lasttranstarted="2016-01-08T12:03:05.310" XDES="0x18c1db63a8" lockMode="U" schedulerid="57" kpid="16448" status="suspended" spid="161" sbid="0" ecid="0" priority="0" trancount="2" lastbatchstarted="2016-01-08T12:03:58.737" lastbatchcompleted="2016-01-08T12:03:33.847" lastattention="2016-01-08T12:03:33.850" clientapp="Microsoft SQL Server Management Studio - 查詢" hostname="test-server" hostpid="1433" loginname="xinysu" isolationlevel="read committed (2)" xactid="3396522828" currentdb="13" lockTimeout="4294967295" clientoption1="671090784" clientoption2="390200">
<executionStack>
<frame procname="adhoc" line="6" stmtstart="210" stmtend="400" sqlhandle="0x020000001b4f23368af7bba99098c10dec46585804f1b4ce0000000000000000000000000000000000000000">
Update dbo.FinanceReceiptNoRule Set [IsRunning]='1' where SeqCode=@SeqCode and IsRunning='0' </frame>
</executionStack>
<inputbuf>
declare @SeqCode varchar(60)
declare @ReturnNum bigint
set @SeqCode='CGJS20160106'
while(1=1)
begin
Update dbo.FinanceReceiptNoRule Set [IsRunning]='1' where SeqCode=@SeqCode and IsRunning='0' 
end
</inputbuf>
</process>
</process-list>
<resource-list>
<ridlock fileid="1" pageid="1541136" dbid="13" objectname="fin_test.dbo.FinanceReceiptNoRule" id="lock51e8a3980" mode="X" associatedObjectId="72057594040025088">
<owner-list>
<owner id="process18fd5d8cf8" mode="X" />
</owner-list>
<waiter-list>
<waiter id="process810b00cf8" mode="U" requestType="wait" />
</waiter-list>
</ridlock>
<keylock hobtid="72057594040090624" dbid="13" objectname="fin_test.dbo.FinanceReceiptNoRule" indexname="PK_FINANCERECEIPTNORULE" id="lock7b2c6bc80" mode="U" associatedObjectId="72057594040090624">
<owner-list>
<owner id="process810b00cf8" mode="U" />
</owner-list>
<waiter-list>
<waiter id="process18fd5d8cf8" mode="U" requestType="wait" />
</waiter-list>
</keylock>
</resource-list>
</deadlock>
</deadlock-list>

表格結構跟模擬數據如下：

--涉及表格：
CREATE TABLE [dbo].[FinanceReceiptNoRule](
[SeqCode] [varchar](60) NOT NULL,
[NowSeqValue] [bigint] NULL,
[SeqDate] [varchar](14) NOT NULL,
[IsRunning] [varchar](1) NULL,
[LastWriteTime] [datetime] NULL,
[Prefix] [varchar](4) NULL
) ON [PRIMARY]
GO
--數據模擬
INSERT [dbo].[FinanceReceiptNoRule] ([SeqCode], [NowSeqValue], [SeqDate], [IsRunning], [LastWriteTime], [Prefix]) VALUES (N'TEST20150108', 1469, N'20150108', N'0', CAST(N'2015-01-08 05:05:49.163' AS DateTime), N'TEST')
GO
INSERT [dbo].[FinanceReceiptNoRule] ([SeqCode], [NowSeqValue], [SeqDate], [IsRunning], [LastWriteTime], [Prefix]) VALUES (N'TEST20150109', 1377, N'20150109', N'0', CAST(N'2015-01-09 04:50:26.610' AS DateTime), N'TEST')
GO
 
ALTER TABLE [dbo].[FinanceReceiptNoRule] ADD CONSTRAINT [pk_FinanceReceiptNoRule] PRIMARY KEY NONCLUSTERED 
(
[SeqCode] ASC
)WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
GO

1.2 如何監控

捕獲死鎖有多種方式可以捕獲，這裡介紹2種：SQL SERVER Profiler工具跟Extended Events。Profiler相對比較耗資源，但是由於只監控死鎖這一項，所以性能影響不是很大，其可視化界面較易上手；Extended Events耗費資源較少，實時記錄到倒數第二個死鎖，同時需要SQL語句來分析查詢記錄文件。

如何使用 Profiler監控？

打開 SSMS，點擊<工具>，選擇 <SQL Server Profiler>，如下圖。

登錄到需要監控的DB實例，填寫相應的跟蹤屬性，首先是<常規>頁面,如下圖。這裡注意2個方面，第一，選擇 <TSQL-Locks>模板，這個模板即可以用來監控死鎖，也可以拿來觀察鎖申請與釋放情況，非常詳細，有事沒事可以多拿來看SELECT UPDATE DELETE等語句對鎖的申請及釋放情況；第二，監控結果存儲，建議可以存放到某個表格中去，方便定期分析與統計。

接著填寫<事件選擇>項，只需要選擇 <deadlock graph> Events，其他都不需要打勾，最後點擊運行就可以開始監控了。

可以用一個萬年常用的例子來檢查是否監控正常，開3個查詢窗口，按照以下順序執行則會發生資源占用及申請互斥導致死鎖，執行完第5步，等待1-3s則發生死鎖。腳本提供如下：

--session 1
CREATE TABLE Test_DL(
id int not null primary key ,
name varchar(100));

INSERT INTO Test_DL(id,name) select 1,'a';
INSERT INTO Test_DL(id,name) select 2,'b';

--session2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 
BEGIN TRANSACTION
UPDATE Test_DL SET Name='a-test' WHERE ID=1

--session3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 
BEGIN TRANSACTION
UPDATE Test_DL SET Name='b-test' WHERE ID=2

--session2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 
 SELECT * FROM Test_DL WHERE ID=2

--session3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
 SELECT * FROM Test_DL WHERE ID=1

模擬死鎖SQL

監控到的死鎖界面如下：

如何使用Extended Events監控？

建立擴展事件監控的腳本如下：（擴展事件很贊，2012版支持可視化操作，感興趣的可以上 MSDN了解:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb630282.aspx，本文就不分析語法等知識點了）

CREATE EVENT SESSION [DeadLock] ON SERVER 
ADD EVENT sqlserver.xml_deadlock_report 
ADD TARGET package0.event_file(SET filename=N'F:\events\deadlock\deadlock.xel',max_file_size=(20)),
ADD TARGET package0.ring_buffer(SET max_events_limit=(100),max_memory=(10240),occurrence_number=(50))
WITH (MAX_MEMORY=4096 KB,EVENT_RETENTION_MODE=ALLOW_SINGLE_EVENT_LOSS,MAX_DISPATCH_LATENCY=30 SECONDS,MAX_EVENT_SIZE=0 KB,MEMORY_PARTITION_MODE=NONE,TRACK_CAUSALITY=OFF,STARTUP_STATE=ON)
GO

查詢SQL如下，這裡需要注意：查詢是基於buffer還是基於filer分析，一般buffer存儲的個數都是有限的，比如上文我們只分配了4M存儲，file分析則是完整的，但是要看保留的文件個數。這裡我們給出buffer的查詢SQL如下，file的查詢大家感興趣的可以動手寫下。

DECLARE @deadlock_xml XML
SELECT @deadlock_xml=(
      SELECT 
        ( 
        SELECT
          CONVERT(XML, target_data)
        FROM sys.dm_xe_session_targets st
        JOIN sys.dm_xe_sessions s ON s.address = st.event_session_address
        WHERE s.name = 'deadlock' AND st.target_name = 'ring_buffer'
        ) AS [x]
      FOR XML PATH('') , TYPE
      )

SELECT 
dateadd(hour,+6,tb.col.value('@timestamp[1]','varchar(max)')) TimePoint,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/executionStack/frame)[1]','VARCHAR(MAX)') statement_parameter_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/executionStack/frame)[2]','VARCHAR(MAX)') statement_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/executionStack/frame)[3]','VARCHAR(MAX)') statement_parameter,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/executionStack/frame)[4]','VARCHAR(MAX)') [statement],
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@waitresource)[1]','VARCHAR(MAX)') waitresource_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@waitresource)[2]','VARCHAR(MAX)') waitresource,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@isolationlevel)[1]','VARCHAR(MAX)') isolationlevel_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@isolationlevel)[2]','VARCHAR(MAX)') isolationlevel,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@waittime)[1]','VARCHAR(MAX)') waittime_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@waittime)[2]','VARCHAR(MAX)') waittime,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@clientapp)[1]','VARCHAR(MAX)') clientapp_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@clientapp)[2]','VARCHAR(MAX)') clientapp,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@hostname)[1]','VARCHAR(MAX)') hostname_k,
tb.col.value('(data/value/deadlock/process-list/process/@hostname)[2]','VARCHAR(MAX)') hostname
FROM @deadlock_xml.nodes('//event') as tb(col)

這個SQL可以查詢的出非常詳細的資源爭奪情況，如果想要有效的使用擴展事件，建議大家詳細查看下官網的xml語法（SQL SERVER對xml的支持也是棒棒哒，期待2016版中的json支持）

是不是很清晰，一目了然，有了這個就可以去分析拉！

2 分析

根據xml文件內容或者擴展事件的監控內容，都可以整理為以下信息（開頭的那個死鎖分析）：

查看事務1及事務2的執行計劃如下：

結合表格及執行計劃，可以大致推測死鎖過程：

會話1：

根據主鍵SeqCode查找到鍵值所在的索引頁 Index_Page，找到該頁上面的 keyhashvalue 鍵值行 Index_key，對Index_Page持有IU鎖，對Index_key持有U鎖；
由於該表是堆表，bookmark lookup是通過 RID查找，即通過行標識符查找，找到RID所對應的行數據所在的數據頁 Data_Page，然後在該頁面上找到RID指向槽號上的行數據，對該行數據持有U鎖；
這個時候，已經查找到了需要更新的行數據，可以把數據頁 Data_Page上的IU鎖升級為IX鎖，RID指向的行數據從U鎖升級為X鎖，升級結束後，釋放索引頁跟鍵值行上面的 IU鎖及U鎖。
則此時，會話1 持有 Data_Page 上的IX鎖、RID行上的 X鎖.

這個過程中，剛好會話2進行這樣的鎖申請：

找出事務2中持有鎖資源是哪個索引，可以根據sys.partitions 可以查看到72057594038910976是主鍵pk_FinanceReceiptNoRule，主鍵列是：SeqCode。
根據主鍵SeqCode查找到鍵值所在的索引頁 Index_Page，找到該頁上面的鍵值行 Index_key，對Index_Page持有IU鎖，對Index_key持有U鎖；
由於該表是堆表，bookmark lookup是通過 RID查找，即通過行標識符查找，找到RID所對應的行數據所在的數據頁 Data_Page，然後在該頁面上找到RID指向槽號上的行數據，准備該行數據持有U鎖，但是發現RID行上被會話1持有了X鎖，導致其申請 U鎖 Timeout。
則此時會話2 持有 Index_Page上的IU鎖、Index_key上的U鎖、Data_Page上的IU鎖，請求 RID行的 U鎖。

假設這個時候，會話1 中又執行了一次update操作（同一個事務中）：

根據主鍵SeqCode查找到鍵值所在的 索引頁 Index_Page，找到該頁上面的 鍵值行 Index_key，對Index_Page持有IU鎖，准備對Index_key持有U鎖，但是發現 Index_key被會話2持有了U鎖。

那麼這個時候死鎖就產生了(詳見下圖)：

會話1 持有 Data_Page 上的IX鎖、RID行上的 X鎖，申請 Index_key 的U鎖（等待會話2釋放）
會話2 持有 Index_Page上的IU鎖、Index_key上的U鎖、Data_Page上的IU鎖，請求 RID行的 U鎖（等待會話1釋放）

3 解決

想法子除去RID查找，直接index就找到數據，就不會發生這個死鎖，也就是，在主鍵上面重新建立聚集索引，丟棄原先的非聚集索引主鍵。因為這樣排除了RID的U鎖申請與持有，直接是保持X鎖直至事務結束，同時可以直接根據主鍵來修改鍵值所在的數據頁，減少的RID查詢行的時間。

修改後的執行計劃如下：

其鎖申請釋放的流程如下(詳見截圖)：

根據主鍵SeqCode查找到鍵值所在的索引頁 Index_Page，找到該頁上面的 keyhashvalue 鍵值行 Index_key，對Index_Page持有IU鎖，對Index_key持有U鎖；
由於該表已經是聚集索引表，主鍵所在的頁上包含行數據，則可以直接對Index_Page持有IU鎖升級為IX鎖，對Index_key持有U鎖升級為X鎖，避免了RID逐個找行數據的鎖申請

以上就是本文的全部內容，希望本文的內容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，同時也希望多多支持！