《12年資深DBA教你Oracle開發與優化——性能優化部分》-Oracle數據完整性和鎖機制

本課內容屬於Oracle高級課程範疇,內容略微偏向理論性,但是與數據庫程序開發和管理、優化密切相關;另外本課的部分內容在前面章節已經涉及,請注意理論聯繫實際。
事務 
    事務(Transaction)從 通訊的角度看:是用戶定義的數據庫操作序列,這些操作要麼全做、要麼全不做,是不可分割的一個工作單元。事務控制語句稱爲TCL,一般包括Commit和Rollback。
    事務不是程序,事務和程序分屬兩個概念。在RDBMS中,一個事務可以有一條SQL語句、一組SQL語句或者整個程序;一個應用程序又通常包含多個事務。
    事務是恢復和併發控制的基本單元。
顯式事務和隱式事務
 begin
    insert into classes_2(bjbh,bjmc,bjms,bzr,ssxb,bjrs,bz)
    values ('888','測試班級','測試班級','肖豐斌','003','38','');
    commit/rollback;
   end ;
   insert into classes_2(bjbh,bjmc,bjms,bzr,ssxb,bjrs,bz)
    values ('888','測試班級','測試班級','肖豐斌','003','38','');
    commit/rollback;
 
事務的ACID特性和結束方式
事務的ACID特性和結束方式
破壞事務ACID特性的因素包括:
   1.多個事務並行運行時,不同事務的操作交叉執行
   2.事務在運行過程中被強行終止
事務的結束方式包括:
 
 
並行性和一致性
 
   並行性和一致性是針對多用戶、多事務,而非單用戶、單事務數據庫環境的,其含義是在多用戶、多事務環境下,針對同一張數據庫表的數據存在同時更新(含Update和Insert、Delete)的情況。
  並行性意味着多用戶能夠同時訪問數據;
  一致性意味着每個用戶看到的數據是一致的。
   爲保證數據的一致性,一般採用了事務隔離機制(事務隔離模型),又稱爲事務串行化,用來保證事務儘量按照串行的方式執行。
 
執行並行事務要防止三種情況:
1.髒讀:事務讀取了另外一個沒有提交的事務的數據(髒數據);
2.非重複讀:事務重新讀取了以前讀取的數據,結果發現另外一個已經提交的事務已經修改了那些數據;
3. 幻影讀:一個事務重新執行,返回滿足條件的行集數據,結果發現另外一個已經提交的事務插入了滿足條件的其他行的數據。
 
隔離層
未提交的讀模式
提交的讀模式
重複讀模式
串行化模式
髒讀
可能
不可能
不可能
不可能
非重複讀
可能
可能
不可能
不可能
幻影讀
可能
可能
可能
不可能
 
並行性適用的情況
前提條件是必須是多CPU的服務器上執行,此時並行性的好處才能顯示出來,單CPU服務器上實驗並行性反而會降低性能。 
 
•處理對大表(至少100萬行記錄以上)的大數據量查詢
•處理連接非常大的表查詢
•處理建立大索引、大容量數據裝載、彙總計算
•處理Oracle對象間大量數據拷貝等作業
•處理在SMP(對稱多處理器)或MPP(大規模並行處理)羣和聚合(多機器同時訪問同一組磁盤和主數據庫)的機器上的查詢
•處理存放在分佈於不同磁盤的多個數據文件中的數據查詢
•處理需要大量輔助內存的查詢,如Group by、Order By等
 
語句級讀一致性和事務級讀一致性

 
 
 
 
 
 
Oracle鎖

什麼是數據庫鎖
    鎖是用於防止在訪問相同的資源(包括用戶對象、系統對象、內存、Oralce數據字典中的共享數據結構,最常見的是數據庫表Table對象)時 ,事務之間的有害性 交互(存、取)的一種機制。
    不同類型的鎖,代表了當前用戶是允許還是阻止其它用戶對相同資源的同時存取,從而確保不破壞系統數據的完整性、一致性和並行性。
    加鎖是實現數據庫併發控制的一個非常重要的技術。當事務在對某個數據對象進行操作前,先向系統發出請求,對其加鎖。加鎖後事務就對該數據對象有了一定的控制,在該事務釋放鎖之前,其他的事務不能對此數據對象進行更新操作。
兩種鎖機制
共享鎖(Share Lock):即S鎖,是通過對數據存取的高並行性來實現的。加了共享鎖的數據庫對象可以被其它事務讀取,但是不能被其它事務修改。
獨佔鎖(Exclusive Lock):即X鎖,又稱排它鎖,是用來防止同時共享相同資源的鎖。加了獨佔鎖的數據庫對象不能被其它事務讀取和修改。
 
•鎖在事務保持期間是被保持的,用來防止包括髒讀、丟失更新和破壞性DLL等交互行爲。對一個事務中SQL語句所做的修改只有在該事務提交或回滾後才能被其它事務所使用。
•Commit或Rollback執行後,事務所使用的鎖被釋放。
死鎖

 
鎖的類型
1.數據鎖(DML鎖)。
用來保證並行訪問數據的完整性。能夠防止同步衝突的DML和DDL操作的破壞性 交互。是Oracle中主要的鎖,又包括表級鎖(TM鎖)和行級鎖(TX鎖、也稱爲事務鎖)。
(1).TM鎖
  
 
1.數據鎖(DML鎖) 。
(2).TX鎖及DML鎖工作機制
  TX鎖是Transaction eXclusive Lock行級排它鎖,對一條記錄加上TX鎖後,其他用戶不能修改、刪除該記錄。
•當Oracle 執行DML語句時,系統自動在所要操作的表上申請TM類型的鎖。當TM鎖獲得後,系統再自動申請TX類型的鎖,並將實際鎖定的數據行的鎖標誌位進行置位。 這樣在事務加鎖前檢查TX鎖相容性時就不用再逐行檢查鎖標誌,而只需檢查TM鎖模式的相容性即可,大大提高了系統的效率。TM鎖包括了SS、SX、S、X 等多種模式,在數據庫中用0-6來表示。不同的SQL操作產生不同類型的TM鎖。
1.數據鎖(DML鎖)
(2).TX鎖及DML鎖工作機制
•在數據行上只有X鎖(排他鎖)。在 Oracle數據庫中,當一個事務首次發起一個DML語句時就獲得一個TX鎖,該鎖保持到事務被提交或回滾。當兩個或多個會話在表的同一條記錄上執行 DML語句時,第一個會話在該條記錄上加鎖,其他的會話處於等待狀態。當第一個會話提交後,TX鎖被釋放,其他會話纔可以加鎖。
•當Oracle數據庫發生TX鎖等待時,如果不及時處理常常會引起Oracle數據庫掛起,或導致死鎖的發生,產生ORA-60的錯誤。這些現象都會對實際應用產生極大的危害,如長時間未響應、大量事務失敗等。
 
2.字典鎖(DDL鎖)
  當 DDL命令發出時,Oracle會自動在被處理的對象上添加DDL鎖定,從而防止對象被其他用戶所修改。當DDL命令結束以後,則釋放DDL鎖定。DDL鎖定不能顯式的被請求,只有當對象結構被修改或者被引用時,纔會在對象上添加DDL鎖定。比如創建或者編譯 存儲過程時會對引用的對象添加DDL鎖定。在創建視圖時,也會對引用的表添加DDL鎖定等。
在執行DDL命令之前,Oracle會自動添加一個隱式提交命令,然後執行具體的DDL命令,在DDL命令執行結束之後,還會自動添加一個隱式提交命令。實際上,Oracle在執行DDL命令時,都會將其轉換爲對數據字典表的DML操作。比如我們發出創建表的DDL命令時,Oracle會
2.字典鎖(DDL鎖)
將表的名稱插入數據字典表tab$裏,同 時將表裏的列名以及列的類型插入col$表裏等。因此,在DDL命令中需要添加隱式的提交命令,從而提交那些對數據字典表的DML操作。即使DDL命令失 敗,它也會發出提交命令。DDL鎖包括三種類型:
 
•排他的DDL鎖定(Exclusive DDL Lock) 
大部分的DDL操作都會在被操作的對象上添加排他的DDL鎖定,從而防止在DDL命令執行期間,對象被其他用戶所修改。當對象上添加了排他的DDL鎖定以後,該對象上不能再添加任何其他的DDL鎖定。如果是對錶進行DDL命令,則其他進程也不能修改表裏的數據。
2.字典鎖(DDL鎖)
•共享的DDL鎖定(Shared DDL Lock ) 
用來保護被DDL的對象不被其他用戶進程所更新,但是允許其他進程在對象上添加共享的DDL鎖定。如果是對錶進行DDL命令,則其他進程可以同時修改表裏 的數據。比如我們發出create view命令創建視圖時,在視圖的所引用的表(這種表也叫基表)上添加的就是共享的DDL命令。也就是說,在創建視圖時,其他用戶不能修改 基表的結構,但 是可以更新基表裏的數據。
3.內部鎖
  內部鎖保護內部數據庫結構,如數據文件,對用戶是不可見的。
 
2.字典鎖(DDL鎖)
 
•可打破的解析鎖定(Breakable Parsed Lock)
   在shared pool裏緩存的SQL遊標或者PL/SQL程序代碼都會獲得引用對象上的解析鎖定。如果我們發出DDL命令修改了某個對象的結構時,該對象相關的、位於 shared pool裏的解析鎖定就被打破,從而導致引用了該對象的SQL遊標或者PL/SQL程序代碼全都失效。下次再次執行相同的SQL語句時,需要重新解析,這 也就是所謂的SQL語句的reload了。可打破的解析鎖定不會阻止其他的DDL鎖定,如果發生與解析鎖定相沖突的DDL鎖定,則解析鎖定也會被打破
死鎖的解決
1.查找鎖
 
 
 
 
3.Kill 操作系統進程
Orakill 實例名 操作系統進程ID
Orakill oralearn 2444
其中oralearn是數據庫sid,244是第二步查出spid
  
 
數據完整性
常用的數據完整性約束規則包括:
1.NOT NULL
2.唯一關鍵字
3.主關鍵字
4.外鍵
5.檢查項Check
 
由於本部分內容再前面的章節中已經穿插講解,本處不再贅述
 
 
要點及習題
習題
1.什麼是事務,請解釋什麼是顯式事務和隱式事務。
2.事務具有哪四個特性?並行性 事務主要使用的情況是什麼,請舉出四種情況。
3.事務級讀一致性包括那三種類型,並列表說明其相同點和不同點。
4.什麼是數據庫鎖,包括那兩種大的類型?TM鎖又包括那些類型?
5.將表級鎖和行級鎖結合起來,舉例解釋數據鎖的工作機制。
6.什麼是死鎖?死鎖解決的步驟是什麼?
7.爲什麼數據庫設計不推薦大量使用外鍵來確保數據完整性?
 
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