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Concurrencia y bloqueos en Oracle

Álvaro González Sotillo

Created: 2024-09-08 dom 17:54

1. Introducción

  • Oracle es un servidor de base de datos
  • Idealmente, cada usuario debería poder usar la base de datos como si fuera para él en exclusiva (ACID)
  • Más de un usuario, y más de un cliente por usuario, puede utilizar a la vez el servidor
  • Problemas:
    • Bloqueos de tablas
    • Auditoría de conexiones

2. Propiedades ACID

Atomicidad Un conjunto de cambios se realiza en su totalidad, o no se realiza ninguno
Consistencia Las reglas de los datos (constraints) se respetan
aIslamiento Cada usuario puede trabajar considerando que es el único que utiliza la base de datos
Durabilidad Una vez grabada una modificación, persistirá aunque ocurra algún fallo posterior

2.1. Atomicidad

  • Algunos cambios deben producirse juntos:
    • Ejemplo: Una transferencia bancaria debe restar de una cuenta y sumar en otra
  • El conjunto de cambios es una transacción
    • Una transacción empieza cuando acaba la siguiente
    • Termina con:
      • commit: Los cambios se guardan
      • rollback: Ningún cambio se guarda
      • Desconexión o error: generalmente, equivalente a rollback

2.2. Consistencia

  • Los datos deben ser coherentes con el modelo de datos
  • Se utilizan restricciones (constraints)
    • primary key
    • unique
    • foreign key
    • check
    • Incluso triggers (scripts del gestor de base de datos)
  • No hay forma de saltarse una constraint
    • Más allá de eliminarla (drop)

2.3. Aislamiento (isolation)

  • Objetivos:
    • Cada usuario debe poder trabajar como si fuera el único
    • Pero al mismo tiempo los datos deben poder accederse concurrentemente
  • Esto supone llegar a un compromiso
    • Cuanto más aislamiento menos concurrencia
    • Cuanto más concurrencia menos aislamiento
  • Estos problemas los trataremos más adelante

2.4. Durabilidad

  • Las bases de datos garantizan tras la vuelta de commit que
    • Los datos han sido grabados a soporte no volátil
    • Los datos son recuperables por este y otros usuarios

3. Problemas del uso concurrente

  • Idealmente, cada usuario debería poder trabajar sin notar que otros usuarios usan a la vez la base de datos
  • Debido a otras transacciones, pueden presentarse los siguientes problemas:
Lectura sucia Dirty read Un usuario lee datos aún no confirmados
Lectura no repetible Repeatable read Un usuario lee menos filas (o filas cambiadas) en select sucesivas dentro de la misma transaccción
Fila fantasma Phanton read Un usuario lee más filas en select sucesivas dentro de la misma transacción

3.1. Nivel de aislamiento/concurrencia

Problema Nivel de aislamiento
  Read Uncommited (Oracle no lo tiene)
Lectura sucia  
  Read commited (por defecto en Oracle)
Lectura no repetible  
  Repeatable read (Oracle no lo tiene)
Fila fantasma  
  Serializable

3.2. Datos para pruebas

create table ALUMNOS( DNI varchar(10), NOMBRE varchar(10));
insert into ALUMNOS values ('1','Pepe');
insert into ALUMNOS values ('2','Juan');
insert into ALUMNOS values ('3','María');

3.3. Lectura no repetible

Conexión 1 Conexión 2
set transaction isolation level read committed set transaction isolation level read committed
select * from alumnos select * from alumnos
  update alumnos set nombre='Pepe2' where dni=3
select * from alumnos  
Aún no se ve el cambio, sería una lectura sucia  
  commit
select * from alumnos  
Ahora se ve el cambio, es una lectura no repetible  
rollback  

3.4. Fila fantasma

Conexión 1 Conexión 2
set transaction isolation level read committed set transaction isolation level read committed
select * from alumnos  
  insert into ALUMNOS values('4','Susana')
  commit
select * from alumnos  
La conexión 1 leerá más alumnos en la segunda select, una fila fantasma  
rollback  

4. Bloqueos y versiones

  • La orden set isolation level indica a la base de datos que bloquee filas, campos o tablas
  • Al bloquearse, los demás usuarios no pueden acceder hasta que la transacción no termine
    • commit
    • rollback
  • Los bloqueos garantizan que no se producen los problemas correspondientes al nivel de aislamiento:
    • Read commited
    • Serializable
  • Las versiones hacen que una transacción vea solo una fotografía del estado de la base de datos
    • La transacción no se ve afectada por cambios posteriores a su inicio

4.1. Lectura no repetible evitada

Conexión 1 Conexión 2
set transaction isolation level serializable  
select * from alumnos  
  update alumnos set nombre='Pepe2' where dni=3
select * from alumnos  
No se ve el cambio, sería una lectura sucia  
   
  commit
select * from alumnos  
El cambio no se ve, sería lectura no repetible  
rollback  

4.2. Fila fantasma evitada

Conexión 1 Conexión 2
set transaction isolation level serializable  
  insert into ALUMNOS values('5','Pepe')
  commit
select * from alumnos  
No se ve el cambio, sería lectura fila fantasma  
rollback  

4.3. Bloqueos no automáticos

  • Los niveles de aislamiento bloquean automáticamente filas, campos o tablas
  • Pero también pueden bloquearse manualmente
  • Bloqueo de una tabla completa
    • lock table TABLA in exclusive mode
    • Bloquea la tabla in también puede bloquear otras a partir de las foreign keys
  • Bloqueo de algunas filas:
select <una consulta que devuelva algunas filas de una tabla>
for update

4.4. Bloqueos mutuos

  • Una sesión SA bloquea la fila/tabla OA
  • Una sesión SB bloquea la fila/tabla OB
  • SA intenta acceder a OB. Se queda bloqueada, esperando su liberación
  • SB intenta acceder a OA. Se queda bloqueada, esperando su liberación
  • Ni SA ni SB pueden liberar sus recursos, porque están esperando
  • Tras un tiempo, Oracle acaba finalizando una de las dos transacciones

5. Detección y solución de sesiones bloqueadas

  • Si un usuario/aplicación se comporta de manera inadecuada, puede bloquear la base de datos
  • Es necesario monitorizar los bloqueos y solucionarlos:
    • Avisando al usuario
    • Modificando la aplicación
    • Matando las transacciones o conexiones bloqueantes

5.1. Vistas de sesiones

  • Contienen información de las sesiones
    • Usuario Oracle
    • Usuario de sistema operativo
    • Cliente Oracle
    • Sentencia SQL
    • …
v_$session v_$process
V_$SQLTEXT V_$LOCK
V_$LOCKED_OBJECT V_$SESS_IO

5.2. Usuarios conectados (1)

select
  username,
  osuser,
  terminal
from
  sys.v_$session
where
  username is not null
order by
  username,
  osuser;

5.3. Usuarios conectados (2)

SELECT s.username, s.program, s.logon_time
FROM sys.v_$session s, sys.v_$process p, sys.v_$sess_io si
WHERE s.paddr = p.addr(+)
AND si.sid(+) = s.sid
AND s.type = 'USER';

5.4. Bloqueos de la base de datos

select session_id "sid",SERIAL#  "Serial",
  substr(object_name,1,20) "Object",
  substr(os_user_name,1,10) "Terminal",
  substr(oracle_username,1,10) "Locker",
  nvl(lockwait,'active') "Wait",
  decode(locked_mode,
    2, 'row share',
    3, 'row exclusive',
    4, 'share',
    5, 'share row exclusive',
    6, 'exclusive',  'unknown') "Lockmode",
  OBJECT_TYPE "Type"
FROM
  SYS.V_$LOCKED_OBJECT A,
  SYS.ALL_OBJECTS B,
  SYS.V_$SESSION c
WHERE
  A.OBJECT_ID = B.OBJECT_ID AND
  C.SID = A.SESSION_ID
ORDER BY 1 ASC, 5 Desc;

5.5. Descripción de usuarios bloqueados y bloqueantes

select s1.username || '@' || s1.machine
  || ' ( SID=' || s1.sid || ' )  is blocking '
  || s2.username || '@' || s2.machine || ' ( SID=' || s2.sid || ' ) ' AS blocking_status
  from v_$lock l1, v_$session s1, v_$lock l2, v_$session s2
  where s1.sid=l1.sid and s2.sid=l2.sid
  and l1.BLOCK=1 and l2.request > 0
  and l1.id1 = l2.id1
  and l1.id2 = l2.id2 ;

Fuente: http://www.oracle-ckpt.com/scripts-for-locks-and-blocking-sessions/

5.6. Sentencia SQL bloqueada (de un SID)

select s.sid, q.sql_text from v_$sqltext q, v_$session s
where q.address = s.sql_address
and s.sid = *ELSIDBLOQUEADO*
order by piece;

5.7. Sentencias SQL bloqueadas

select s.sid, q.sql_text from v_$sqltext q, v_$session s
where q.address = s.sql_address
and s.sid in (
  select s2.sid
  from v_$lock l1, v_$session s1, v_$lock l2, v_$session s2
  where s1.sid=l1.sid and s2.sid=l2.sid
  and l1.BLOCK=1 and l2.request > 0
  and l1.id1 = l2.id1
  and l2.id2 = l2.id2 
)
order by piece;

5.8. Terminar una sesión

SELECT s.inst_id,
       s.sid,
       s.serial#,
       p.spid,
       s.username,
       s.program
FROM   gv_$session s
       JOIN gv_$process p ON p.addr = s.paddr AND p.inst_id = s.inst_id
WHERE  s.type != 'BACKGROUND';

ALTER SYSTEM KILL SESSION 'sid,serial#';

5.9. Terminar una sesión (sistema operativo)

  • Solo como último recurso, mejor KILL SESSION
  • Se debe matar el proceso identificado en el spid (system process identifier)
  • Importante:
    • el spid es del proceso intermedio entre el cliente (application code) y el servidor (system global area)
    • Por tanto, el proceso a matar se encuentra en el mismo host que el servidor de base de datos

6. Referencias