sql server在高并发状态下同时执行Select查询与Update更新操作时的死锁问题

　　最近在项目上线使用过程中使用SqlServer的时候发现在高并发情况下，频繁更新和频繁查询引发死锁。通常我们知道如果两个事务同时对一个表进行插入或修改数据，会发生在请求对表的X锁时，已经被对方持有了。由于得不到锁，后面的Commit无法执行，这样双方开始死锁。但是select语句和update语句同时执行，怎么会发生死锁呢？看完下面的分析，你会明白的…

　　首先看到代码中使用的查询的方法Select

/// <summary>
/// 根据学生ID查询教师信息。用于前台学生评分主页面显示
/// </summary>
/// <param name="enTeacherCourseStudent">教师课程学生关系实体：StudentID</param>
public DataTable QueryTeacherByStudent(TeacherCourseStudentLinkEntity enTeacherCourseStudent)
{
//TODO:QueryTeacherByStudent string strSql = "SELECT ID, CollegeTeacherID,CollegeTeacherName,TeacherID,TeacherCode," +
//"TeacherName,CourseID,CourseName,CourseTypeID,CourseTypeName," +
//"StudentID,StudentName,IsEvluation FROM TA_TeacherCourseStudentLink WITH(NOLOCK) " +
//"WHERE StudentID = @StudentID";
//根据学生ID查询该学生对哪些教师评分的sql语句
string strSql = "SELECT ID, CollegeTeacherID,CollegeTeacherName,TeacherID,TeacherCode," +
"TeacherName,CourseID,CourseName,CourseTypeID,CourseTypeName," +
"StudentID,StudentName,IsEvluation FROM TA_TeacherCourseStudentLink WITH(NOLOCK) " +
"WHERE StudentID = @StudentID";
//参数
SqlParameter[] para = new SqlParameter[] {
new SqlParameter("@StudentID",enTeacherCourseStudent.StudentID) //学生ID
};
//执行带参数的sql查询语句或存储过程
DataTable dtStuTeacher = sqlHelper.ExecuteQuery(strSql, para, CommandType.Text);
//返回查询结果
return dtStuTeacher;
}

更新方法

/// <summary>
/// 学生对教师评分完毕，是否评估由N变为Y
/// </summary>
/// <param name="enTeacherCourseStudent">教师课程学生关系实体：StudentID、TeacherID、CourseID</param>
/// <return>是否修改成功，true成功，false失败</return>
public Boolean EditIsEvaluation(TeacherCourseStudentLinkEntity enTeacherCourseStudent, SqlConnection sqlCon, SqlTransaction sqlTran)
{
//更改是否评估字段为"Y"的sql语句
string strSql = "UPDATE TA_TeacherCourseStudentLink WITH(UPDLOCK) SET IsEvluation='Y' WHERE TeacherID=@TeacherID AND StudentID=@StudentID AND CourseID=@CourseID";
//参数
SqlParameter[] paras = new SqlParameter[]{
new SqlParameter("@TeacherID",enTeacherCourseStudent.TeacherID), //教师ID
new SqlParameter("@StudentID",enTeacherCourseStudent.StudentID), //学生ID
new SqlParameter("@CourseID",enTeacherCourseStudent.CourseID) //课程ID
};
//李社河添加2014年12月29日
Boolean flagModify = false;
try
{
//执行带参数的增删改sql语句或存储过程
flagModify = sqlHelper.ExecNoSelect(strSql, paras, CommandType.Text, sqlCon, sqlTran);
}
catch (Exception e)
{
throw e;
}
//返回修改结果
return flagModify;
}

　　现在分析，在数据库系统中，死锁是指多个用户（进程）分别锁定了一个资源，并又试图请求锁定对方已经锁定的资源，这就产生了一个锁定请求环，导致多个用户（进程）都处于等待对方释放所锁定资源的状态。还有一种比较典型的死锁情况是当在一个数据库中时，有若干个长时间运行的事务执行并行的操作，当查询分析器处理一种非常复杂的查询例如连接查询时，那么由于不能控制处理的顺序，有可能发生死锁现象。

那么，什么导致了死锁？

现象图

　　通过查询sqlserver的事务日志视图，发生的错误日志视图知道是在高并发的情况下引发的update和select发生的死锁，接下来我们看例子;

CREATE PROC p1 @p1 int AS
SELECT c2, c3 FROM t1 WHERE c2 BETWEEN @p1 AND @p1+1
GO
CREATE PROC p2 @p1 int AS
UPDATE t1 SET c2 = c2+1 WHERE c1 = @p1
UPDATE t1 SET c2 = c2-1 WHERE c1 = @p1
GO

p1没有insert，没有delete，没有update，只是一个select，p2才是update。那么，什么导致了死锁？

需要从事件日志中，看sql的死锁信息：
Spid X is running this query (line 2 of proc [p1], inputbuffer “… EXEC p1 4 …”):
SELECT c2, c3 FROM t1 WHERE c2 BETWEEN @p1 AND @p1+1
Spid Y is running this query (line 2 of proc [p2], inputbuffer “EXEC p2 4”):
UPDATE t1 SET c2 = c2+1 WHERE c1 = @p1
The SELECT is waiting for a Shared KEY lock on index t1.cidx. The UPDATE holds a conflicting X lock.
The UPDATE is waiting for an eXclusive KEY lock on index t1.idx1. The SELECT holds a conflicting S lock.

首先，我们看看p1的执行计划。怎么看呢？可以执行set statistics profile on，这句就可以了。下面是p1的执行计划

SELECT c2, c3 FROM t1 WHERE c2 BETWEEN @p1 AND @p1+1
|--Nested Loops(Inner Join, OUTER REFERENCES:([Uniq1002], [t1].[c1]))
|--Index Seek(OBJECT:([t1].[idx1]), SEEK:([t1].[c2] >= [@p1] AND [t1].[c2] <= [@p1]+(1)) ORDERED FORWARD)
|--Clustered Index Seek(OBJECT:([t1].[cidx]), SEEK:([t1].[c1]=[t1].[c1] AND [Uniq1002]=[Uniq1002]) LOOKUP ORDERED FORWARD)

　　我们看到了一个nested loops，第一行，利用索引t1.c2来进行seek，seek出来的那个rowid，在第二行中，用来通过聚集索引来查找整行的数据。这是什么？就是bookmark lookup啊！为什么？因为我们需要的c2、c3不能完全的被索引t1.c1带出来，所以需要书签查找。

好，我们接着看p2的执行计划。

UPDATE t1 SET c2 = c2+1 WHERE c1 = @p1
|--Clustered Index Update(OBJECT:([t1].[cidx]), OBJECT:([t1].[idx1]), SET:([t1].[c2] = [Expr1004]))
|--Compute Scalar(DEFINE:([Expr1013]=[Expr1013]))
|--Compute Scalar(DEFINE:([Expr1004]=[t1].[c2]+(1), [Expr1013]=CASE WHEN CASE WHEN ...
|--Top(ROWCOUNT est 0)
|--Clustered Index Seek(OBJECT:([t1].[cidx]), SEEK:([t1].[c1]=[@p1]) ORDERED FORWARD)

　　通过聚集索引的seek找到了一行，然后开始更新。这里注意的是，update的时候，它会申请一个针对clustered index的X锁的。

实际上到这里，我们就明白了为什么update会对select产生死锁。update的时候，会申请一个针对clustered index的X锁，这样就阻塞住了（注意，不是死锁！）select里面最后的那个clustered index seek。死锁的另一半在哪里呢？注意我们的select语句，c2存在于索引idx1中，c1是一个聚集索引cidx。问题就在这里！我们在p2中更新了c2这个值，所以sqlserver会自动更新包含c2列的非聚集索引：idx1。而idx1在哪里？就在我们刚才的select语句中。而对这个索引列的更改，意味着索引集合的某个行或者某些行，需要重新排列，而重新排列，需要一个X锁。

　　问题就这样被发现了，就是说，某个query使用非聚集索引来select数据，那么它会在非聚集索引上持有一个S锁。当有一些select的列不在该索引上，它需要根据rowid找到对应的聚集索引的那行，然后找到其他数据。而此时，第二个的查询中，update正在聚集索引上忙乎：定位、加锁、修改等。但因为正在修改的某个列，是另外一个非聚集索引的某个列，所以此时，它需要同时更改那个非聚集索引的信息，这就需要在那个非聚集索引上，加第二个X锁。select开始等待update的X锁，update开始等待select的S锁，死锁，就这样发生鸟。

　　添加了针对select和update同一个表的非聚集索引解决问题。那么，为什么我们增加了一个非聚集索引，死锁就消失鸟？我们看一下，按照上文中自动增加的索引之后的执行计划：

SELECT c2, c3 FROM t1 WHERE c2 BETWEEN @p1 AND @p1+1
|--Index Seek(OBJECT:([deadlocktest].[dbo].[t1].[_dta_index_t1_7_2073058421__K2_K1_3]), SEEK:([deadlocktest].[dbo].[t1].[c2] >= [@p1] AND [deadlocktest].[dbo].[t1].[c2] <= [@p1]+(1)) ORDERED FORWARD)

　　哦，对于clustered index的需求没有了，因为增加的覆盖索引已经足够把所有的信息都select出来。就这么简单。
实际上，在sqlserver 2005中，如果用profiler来抓eventid：1222，那么会出现一个死锁的图，很直观的说。

下面的方法，有助于将死锁减至最少（详细情况，请看SQLServer联机帮助，搜索：将死锁减至最少即可）。

　　· 按同一顺序访问对象。

　　· 避免事务中的用户交互。

　　· 保持事务简短并处于一个批处理中。

　　· 使用较低的隔离级别。

　　· 使用基于行版本控制的隔离级别。

　　- 将 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 数据库选项设置为 ON，使得已提交读事务使用行版本控制。

　　- 使用快照隔离。

　　· 使用绑定连接。

　　下面我们在测试的同时开启trace profiler跟踪死锁视图(locks:deadlock graph).(当然也可以开启跟踪标记,或者应用扩展事件(xevents)等捕捉死锁)

　　创建测试对象code

create table testklup
( clskey int not null,
nlskey int not null,
cont1 int not null,
cont2 char(3000)
)
create unique clustered index inx_cls on testklup(clskey)
create unique nonclustered index inx_nlcs on testklup(nlskey) include(cont1)
insert into testklup select 1,1,100,'aaa'
insert into testklup select 2,2,200,'bbb'
insert into testklup select 3,3,300,'ccc'

开启会话1 模拟高频update操作

----模拟高频update操作

declare @i int
set @i=100
while 1=1
begin
update testklup set cont1=@i
where clskey=1
set @i=@i+1
end

开启会话2 模拟高频select操作

----模拟高频select操作

declare @cont2 char(3000)
while 1=1
begin
select @cont2=cont2 from testklup where nlskey=1
end

此时开启会话2执行一小段时间时我们就可以看到类似错误信息:

而在我们开启的跟踪中捕捉到了死锁.

死锁分析:可以看出由于读进程(108)请求写进程(79)持有的X锁被阻塞的同时,写进程(79)又申请读进程(108)锁持有的S锁.读执行计划图，写执行计划图。

　　(由于在默认隔离级别下(读提交)读申请S锁只是瞬间过程,读完立即释放,不会等待事务完成),所以在并发,执行频率不高的情形下不易出现.但我们模拟的高频情况使得S锁获得频率非常高,此时就出现了仅仅两个会话,一个读,一个写就造成了死锁现象.

死锁原因:读操作中的键查找造成的额外锁(聚集索引)需求

解决方案:在了解了死锁产生的原因后,解决起来就比较简单了.

我们可以从以下几个方面入手.

a 消除额外的键查找锁需的锁

b 读操作时取消获取锁

a.1我们可以创建覆盖索引使select语句中的查询列包含在指定索引中

CREATE NONCLUSTERED INDEX [inx_nlskey_incont2] ON [dbo].[testklup] ([nlskey] ASC) INCLUDE ( [cont2])

a.2 根据查询需求,分步执行,通过聚集索引获取查询列,避免键查找.'

declare @cont2 char(3000) declare @clskey intwhile 1=1 begin  select @clskey=clskey from testklup where nlskey=1     select @cont2=cont2 from testklup where clskey=@clskey end