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概述

分布式數(shù)倉應用場景中，我們經(jīng)常遇到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) hang 住的問題，所謂 hang 是指雖然數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還在運行，但部分或全部業(yè)務(wù)無法正常執(zhí)行。hang 問題的原因有很多，其中以分布式死鎖最為常見，本次主要分享在碰到死鎖時，如何快速地解決死鎖問題。

GaussDB(DWS) 作為分布式數(shù)倉，通過鎖機制來實行并發(fā)控制，因此也存在產(chǎn)生分布式死鎖的可能。雖然分布式死鎖無法避免，但幸運的是其提供了多種系統(tǒng)視圖，能夠保證在分布式死鎖發(fā)生之后，快速地對死鎖進行定位。

本文主要介紹了在 GaussDB(DWS) 中，如何通過 SQL 語句，對分布式死鎖進行檢測和恢復。本文介紹的方法大致分為 4 步：

1. 收集各節(jié)點的鎖信息。

2. 構(gòu)建等待關(guān)系。

3. 檢測循環(huán)等待。

4. 中止事務(wù)以消除死鎖。

本文介紹的方法使用簡單，門檻低，可以確保在分布式死鎖發(fā)生之后，快速解決問題，恢復業(yè)務(wù)。

分布式死鎖和單節(jié)點死鎖的比較單節(jié)點死鎖

單節(jié)點死鎖是指，死鎖中的所有鎖等待信息來自同一個節(jié)點，例如：

-- 事務(wù) transaction1
-- 所在節(jié)點：CN1

BEGIN;

TRUNCATE t1;
EXECUTE DIRECT ON(DN1) 'SELECT * FROM t2';

COMMIT;


-- 事務(wù) transaction2
-- 所在節(jié)點：CN1

BEGIN;

TRUNCATE t2;
EXECUTE DIRECT ON(DN2) 'SELECT * FROM t1';

COMMIT;

假設(shè)上述兩個事務(wù)的執(zhí)行順序如下：

1. [transaction1] TRUNCATE t1

2. [transaction2] TRUNCATE t2

3. [transaction1] EXECUTE DIRECT ON(DN1) 'SELECT * FROM t2'

4. [transaction2] EXECUTE DIRECT ON(DN2) 'SELECT * FROM t1'

該執(zhí)行順序會導致死鎖的產(chǎn)生。由于事務(wù) transaction1 和 transaction2 都在 CN1 上執(zhí)行，死鎖中的所有鎖等待信息都在 CN1 上，因此該死鎖為單節(jié)點死鎖。

GaussDB(DWS) 支持自動處理單節(jié)點死鎖。當某個節(jié)點上的多個事務(wù)陷入循環(huán)等待時，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會自動將其中一個事務(wù)中止，從而消除死鎖。

分布式死鎖

分布式死鎖是指，死鎖中的鎖等待信息來自不同節(jié)點。例如：

-- 事務(wù) transaction1
-- 所在節(jié)點：CN1

BEGIN;

TRUNCATE t1;
EXECUTE DIRECT ON(DN1) 'SELECT * FROM t2';

COMMIT;


-- 事務(wù) transaction2
-- 所在節(jié)點：CN2

BEGIN;

TRUNCATE t2;
EXECUTE DIRECT ON(DN2) 'SELECT * FROM t1';

COMMIT;

本例與上一節(jié)中的例子相比，只有事務(wù) transaction2 的所在節(jié)點從 CN1 改為了 CN2。

假設(shè)兩個事務(wù)的執(zhí)行順序和上一節(jié)中的執(zhí)行順序一致，還是會產(chǎn)生死鎖，死鎖中的鎖等待信息如下：

這就是一個典型的分布式死鎖，單獨看 CN1 或 CN2 上的鎖等待信息，都看不出來有死鎖，但將多個節(jié)點的鎖等待信息放到一起看，就能找到有循環(huán)等待的現(xiàn)象。

發(fā)生分布式死鎖時，陷入死鎖的事務(wù)全部都無法繼續(xù)執(zhí)行下去，只有其中一個事務(wù)鎖等待超時，剩余事務(wù)才能繼續(xù)執(zhí)行。默認情況下，鎖等待超時時間是 20 分鐘。

分布式死鎖的檢測與消除

當我們觀察到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)出現(xiàn) hang 問題時，我們需要通過 SQL 語句檢測分布式死鎖，如果發(fā)現(xiàn)確實存在分布式死鎖，還需要對死鎖進行消除。接下來以之前的分布式死鎖為例，介紹分布式死鎖的檢測和消除的方法。

收集各節(jié)點的鎖信息

為了檢測分布式死鎖，首先需要獲得各節(jié)點的鎖信息。GaussDB(DWS) 中可以通過 PG_LOCKS 視圖查詢當前節(jié)點的鎖信息，因此可以通過 EXECUTE DIRECT 語句在所有節(jié)點查詢 PG_LOCKS 視圖，并收集到當前節(jié)點中。

注意此處有一個細節(jié)，PG_LOCKS 視圖中，很多信息是以 OID 類型給出的，例如一個鎖加在一個表上，PG_LOCKS 視圖會給出表的 OID。由于同一個表在各節(jié)點中的 OID 不一定相同，因此不能通過 OID 來標識一個表。在收集鎖信息時，需要先將表的 OID 轉(zhuǎn)換成 SCHEMA 名加表名。其它 OID 信息例如分區(qū) OID 等也同理，需要轉(zhuǎn)化為對應的名字。

執(zhí)行附件中的示例代碼 pgxc_locks.sql，就可以收集到各節(jié)點的鎖信息：

locktype    |   nodename   | datname  | usename | nspname | relname | partname | page | tuple | virtualxid | transactionid | virtualtransaction |        mode         | granted | client_addr | application_name |       pid       |         xact_start         |        query_start         |        state        |     query_id      |                        query
---------------+--------------+----------+---------+---------+---------+----------+------+-------+------------+---------------+--------------------+---------------------+---------+-------------+------------------+-----------------+----------------------------+----------------------------+---------------------+-------------------+-----------------------------------------------------
 virtualxid    | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 12/94      |               | 12/94              | ExclusiveLock       | t       |             | gsql             | 140110481323776 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:19:37.715447 | active              |                 0 | EXECUTE DIRECT ON(dn_6003_6004) 'SELECT * FROM t1';
 virtualxid    | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 9/298      |               | 9/298              | ExclusiveLock       | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140110672164608 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:40.479682 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 virtualxid    | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 6/161      |               | 6/161              | ExclusiveLock       | t       |             | WLMArbiter       | 140110762325760 | 2020-12-25 17:20:18.613815 | 2020-12-25 16:53:35.027585 | active              |                 0 | WLM arbiter sync info by CCN and CNs
 virtualxid    | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 5/162      |               | 5/162              | ExclusiveLock       | t       |             | WorkloadMonitor  | 140110779119360 | 2020-12-25 17:20:27.16458  | 2020-12-25 16:53:35.027217 | active              |                 0 | WLM monitor update and verify local info
 virtualxid    | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 3/325      |               | 3/325              | ExclusiveLock       | t       |             | workload         | 140110846744320 | 2020-12-25 17:20:25.372654 | 2020-12-25 16:53:35.02741  | active              | 72339069014641297 | WLM fetch collect info from data nodes
 advisory      | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            |               | 12/94              | ShareLock           | t       |             | gsql             | 140110481323776 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:19:37.715447 | active              |                 0 | EXECUTE DIRECT ON(dn_6003_6004) 'SELECT * FROM t1';
 relation      | cn_5002      | postgres | tyx_1   | public  | t1      |          |      |       |            |               | 9/298              | AccessExclusiveLock | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140110672164608 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:40.479682 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 relation      | cn_5002      | postgres | tyx_1   | public  | t1      |          |      |       |            |               | 12/94              | AccessShareLock     | f       |             | gsql             | 140110481323776 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:19:37.715447 | active              |                 0 | EXECUTE DIRECT ON(dn_6003_6004) 'SELECT * FROM t1';
 transactionid | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            | 10269         | 12/94              | ExclusiveLock       | t       |             | gsql             | 140110481323776 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:19:37.715447 | active              |                 0 | EXECUTE DIRECT ON(dn_6003_6004) 'SELECT * FROM t1';
 transactionid | cn_5002      | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            | 10266         | 9/298              | ExclusiveLock       | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140110672164608 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:40.479682 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 relation      | cn_5002      | postgres | tyx_1   | public  | t2      |          |      |       |            |               | 12/94              | AccessExclusiveLock | t       |             | gsql             | 140110481323776 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:19:37.715447 | active              |                 0 | EXECUTE DIRECT ON(dn_6003_6004) 'SELECT * FROM t1';
 virtualxid    | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 17/433     |               | 17/433             | ExclusiveLock       | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140552375822080 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:50.513948 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 virtualxid    | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 23/692     |               | 23/692             | ExclusiveLock       | t       | ::1/128     | cn_5002          | 140552359040768 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:18:56.830053 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t2;
 virtualxid    | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       | 2/1607     |               | 2/1607             | ExclusiveLock       | t       |             | workload         | 140552945264384 |                            | 2020-12-25 16:53:35.041283 | active              |                 0 | WLM fetch collect info from data nodes
 transactionid | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            | 10266         | 17/433             | ExclusiveLock       | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140552375822080 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:50.513948 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 relation      | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            |               | 23/692             | AccessExclusiveLock | t       | ::1/128     | cn_5002          | 140552359040768 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:18:56.830053 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t2;
 relation      | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   |         |         |          |      |       |            |               | 17/433             | AccessExclusiveLock | t       | ::1/128     | cn_5001          | 140552375822080 | 2020-12-25 17:18:40.478704 | 2020-12-25 17:18:50.513948 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t1;
 relation      | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   | public  | t2      |          |      |       |            |               | 23/692             | ShareLock           | t       | ::1/128     | cn_5002          | 140552359040768 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:18:56.830053 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t2;
 relation      | dn_6001_6002 | postgres | tyx_1   | public  | t2      |          |      |       |            |               | 23/692             | AccessExclusiveLock | t       | ::1/128     | cn_5002          | 140552359040768 | 2020-12-25 17:18:54.238933 | 2020-12-25 17:18:56.830053 | idle in transaction |                 0 | TRUNCATE t2;
省略若干行
(55 rows)

構(gòu)建等待關(guān)系

收集到各節(jié)點的鎖信息之后，就可以開始構(gòu)建等待關(guān)系了。

事務(wù) A 等待事務(wù) B，需要滿足 3 個條件：

1. 兩個事務(wù)加鎖的資源相同（同一個表、同一個分區(qū)、同一個頁面或同一個元組等）。特別注意，如果事務(wù) A 對 DN1 的 t1 表的加鎖，事務(wù) B 對 DN2 的 t1 表的加鎖，則我們認為它們加鎖的資源不同，只有同一節(jié)點上的同一資源才被認為是相同的資源。

2. 事務(wù) B 已經(jīng)持有鎖，而事務(wù) A 還未持有鎖。

3. 事務(wù) A 和事務(wù) B 申請的鎖的級別互斥。

通過對上一步收集到的鎖信息進行處理，就可以構(gòu)建出事務(wù)的等待關(guān)系。

執(zhí)行附件中的示例代碼 pgxc_locks_wait.sql，就可以獲得等待關(guān)系：

locktype | nodename | datname  | acquire_lock_pid |  hold_lock_pid  |                           acquire_lock_event                            |                    hold_lock_event
----------+----------+----------+------------------+-----------------+-------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------
 relation | cn_5001  | postgres |  140508814374656 | 140508792350464 | usename           : tyx_1                                              +| usename           : tyx_1                             +
          |          |          |                  |                 | nspname           : public                                             +| nspname           : public                            +
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(2 rows)

等待關(guān)系判環(huán)

構(gòu)建出事務(wù)的等待關(guān)系之后，就可以通過檢查等待關(guān)系是否成環(huán)，來判斷當前是否有分布式死鎖。

一般情況下，等待關(guān)系不會太多，通過觀察就可以判斷出當前有無分布式死鎖。通過觀察上一節(jié)中構(gòu)建的等待信息，可以很容易地判斷出事務(wù) transaction1 和 transaction2 發(fā)生了循環(huán)等待，即產(chǎn)生了死鎖。

消除死鎖

上一步最終可能會找到等待關(guān)系中的一個或多個環(huán)，對于每個環(huán)，需要中止環(huán)中的一個事務(wù)，才能消除死鎖。至于應該選擇環(huán)中的哪個事務(wù)進行中止，需要我們從事務(wù)的重要性、已執(zhí)行時間等多方面進行考慮，最終選擇一個對業(yè)務(wù)影響最小的事務(wù)進行中止。

總結(jié)

通過 SQL 語句，我們可以很方便地處理分布式死鎖。當我們在實際業(yè)務(wù)中遇到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) hang 住的問題時，可以借助本文提供的方法，檢查 hang 問題是否是分布式死鎖引起的，如果問題確實是由分布式死鎖引起的，還可以通過中止某個陷入死鎖的事務(wù)，來快速恢復業(yè)務(wù)。

以上就是詳解通過SQL進行分布式死鎖的檢測與消除的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于通過SQL進行分布式死鎖的檢測與消除的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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