SQL Server事务执行过程中中释放锁导致的死锁问题 - 排查与分析

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作者:maurrinho

0. 前情提要

系统的某个用来上报数据的接口存在死锁的问题。这个接口内部对多张表进行了Update操作，执行顺序为A表、B表、C表、D表、A表。死锁发生的SQL，一条是第一次更新A表的SQL，另一条是第二次更新A表的SQL。整个更新都处在一个事务内，理论上讲，只要第一个Session开始执行事务，第二个Session就会由于无法获取到A表的锁而被阻塞，直到第一个Session执行完毕释放锁，那为什么对A表的更新还会产生死锁呢？

1. 准备工作

用准备来做测试的表

SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO
CREATE TABLE [dbo].[Test](
	[Id] [int] NOT NULL,
	[Progress] [int] NOT NULL,
	[Score] [int] NOT NULL,
	[Grade] [int] NOT NULL,
	[Usn] [int] NOT NULL,
	[ProjectId] [int] NOT NULL,
	[IsDeleted] [int] NOT NULL,
 CONSTRAINT [PK_Id] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
	[Id] ASC
)WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]
GO
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX [index_usn_and_project_id] ON [dbo].[Test]
(
	[Usn] ASC,
	[ProjectId] ASC
)WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]
GO

插入一条测试用的数据

PRINT @@spid
insert into dbo.Test (Id, Progress, Score, Grade, Usn, ProjectId, IsDeleted)
VALUES (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1);

2. 非聚簇索引的情况下，在表上执行一次update的加锁过程

用来测试的update语句

BEGIN TRAN

PRINT @@spid
update dbo.Test
set Progress=2
WHERE Usn=1 and ProjectId=1

COMMIT TRAN

利用Sql Server Profiler追踪加锁与释放锁的过程

从图中我们可以得知，在锁增长阶段，存在以下加锁步骤：

根据输入条件，找到非聚簇索引所在页，并获取非聚簇索引所在页的IU锁
获取非聚簇索引的U锁
根据非聚簇索引的值，找到聚簇索引（即主键索引）所在的页，获取页的IU锁
获取聚簇索引的U锁
将聚簇索引所在页的锁提升为IX锁
将聚簇索引的锁提升为X锁
更新数据
释放非聚簇索引所在页的IU锁
释放非聚簇索引的U锁
释放聚簇索引的X锁
释放聚簇索引所在页的IX锁

所有的锁都被争取的申请与释放

2. 非聚簇索引的情况下，在表上执行两个update的加锁

BEGIN TRAN

PRINT @@spid
update dbo.Test
set Progress=2
WHERE Usn=1 and ProjectId=1

update dbo.Test
set Score=2,Grade = 2
WHERE Usn=1 and ProjectId=1

COMMIT TRAN

从红框中可以看到，非聚簇索引索引在第一个update时申请U锁、释放U锁，并在第二个update时再次申请U锁、释放U锁。

在这里，有意思的事情就发生了：第一个update在聚簇索引上申请的X锁，在第一个update执行完成后，并没有像非聚簇索引一样被释放。

这里猜测一个原因：由于非聚簇索引并不需要更新，它只是用来更新聚簇索引数据的一个跳板，因此在聚簇索引更新完后就被释放了。而聚簇索引上的X锁，则需要在事务commit之后才会被释放。

为了验证这一点，尝试在第一次update时，同时更新ProjectId

BEGIN TRAN

PRINT @@spid
update dbo.Test
set Progress=2,ProjectId=2
WHERE Usn=1 and ProjectId=1

update dbo.Test
set Score=2,Grade = 2
WHERE Usn=1 and ProjectId=2

COMMIT TRAN

红线上方的就是第一个update，由于对非聚簇索引进行了修改，所以非聚簇索引页申请了X锁，且没有在第一次Update语句结束后释放锁。由此验证了上面的假设

3. 推测与模拟

由上面的内容，我们知道了一件事情：在Update时，会申请非聚簇索引上的U锁，并且会在Update结束后（而不是事务提交后）释放锁；当在一个事务内存在两个Update（且更新的是同一条数据）时，会在非聚簇索引上存在 获取锁 -> 释放锁 -> 获取锁 -> 释放锁 的过程。

同时，我们也知道，假如同时存在两个Session要Update同一张表的同一条数据，那么晚到的Session由于事务的原因，会等待第一个Session释放非聚簇索引上的锁（因为Update的入口就是获取非聚簇索引的锁）。

那么，我们就能推理出一种情况：Session1执行完了第一个Update，并将自己持有的非聚簇索引的U锁释放，保留着聚簇索引的X锁；Session2看到非聚簇索引的U锁被释放，于是获取了U锁；此时Session1试图再次获取非聚簇索引的U锁，但非聚簇索引的U锁已经被Session2占有。而Session2要进一步更新数据，就需要Session1手里的聚簇索引的X锁。于是，死锁就发生了