PostgreSQL死锁相关

Posted 2021-09-18 PostgreSQLChina

作者：阎书利

记得原来一老大哥说他运维ORACLE，发现死锁的时候，总想着缓一缓，再拖一拖，没准再查看的时候。死锁就已经自己释放掉，不需要处理了（运维的无奈）。而在PostgreSQL中，事务可以按照任意顺序加锁。且PostgreSQL也有着其死锁处理机制。

当进程请求加锁的时候，如果失败，会进入等待队列。如果在队列中已经存在一些进程要求本进程中已经持有的锁，那么为了尽量避免死锁，可以把本进程插入到它们的前面。当一个锁被释放时，将会试图唤醒等待队列里的进程。这个行为预防了死锁的产生。

但是这种方法不能完全避免死锁的产生，PostgreSQL提供如下图的死锁检验机制。

且PostgreSQL使用等待图（WFG）来检验死锁，WFG为一个有向图，顶点ABC表示申请加锁的进程，XY有向边表示依赖关系。

图中的虚线为soft edge，实线为hard edge

当进程A和进程B都在某个锁的等待队列，且进程A在进程B的后边，两个进程的加锁要求冲突，进程A在等待进程B，则存在从A到B的有向边,名为soft edge;如果进程A的加锁要求和进程B已经持有的锁冲突，这时候从A指向B的为hard edge。

系统出现死锁当且仅当WFG出现环，如果WFG中有soft edge环，则可以通过拓扑排序对队列进行重排，尝试消除死锁。从顶点开始，沿着WFG有向边走，如果能回到顶点，说明出现死锁。如果路径没有出现soft edge，则直接终止此事务。如果存在soft edge，则记录所有的soft edge，并尝试对这个集合进行调整。

通过拓扑排序找到可行的方案，则采用此方案，消除死锁，(不一定是最优的)，否则死锁清除失败，终止该事务。

以下为pg12.1有向边的数据结构

/*
 * One edge in the waits-for graph.
 *
 * waiter and blocker may or may not be members of a lock group, but if either
 * is, it will be the leader rather than any other member of the lock group.
 * The group leaders act as representatives of the whole group even though
 * those particular processes need not be waiting at all.  There will be at
 * least one member of the waiter's lock group on the wait queue for the given
 * lock, maybe more.
 */
typedef struct
{
    PGPROC     *waiter;         /* the leader of the waiting lock group */
    PGPROC     *blocker;        /* the leader of the group it is waiting for */
    LOCK       *lock;           /* the lock being waited for */
    int         pred;           /* workspace for TopoSort */
    int         link;           /* workspace for TopoSort */
} EDGE;

PostgreSQL对进程的检验过程为：

1. 递归试图检验和消除死锁。
2. 测试当前队列状态是否会发生死锁，如果不满足约束性检查，则死锁。对soft edge调整，并检验是否合法。
3. 判断是否出现环，如果存在且不能调整，则死锁。

相关参数：

1. Postgresql中，有一个死锁等待事件的参数，默认是1s，也就是是说Postgresql后台进程会以1s的频率来检测是否存在死锁。

锁等待超时

2. Postgresql中同样可以设置锁等待的超时时间，意味着当前事务在请求一个锁的时候，一旦等待时长超出指定的时间，当前语句被中止。该参数的默认值为0，意味着发生锁等待的时候永远不超时，一直等待下去。默认情况下，锁超时之后，当前Session的任何语句都会被回滚，即便是执行一个commit。

以下为标准锁的锁模式以及对应的操作

锁手动处理：

1.查询阻塞：

postgres=# SELECT w.query as waiting_query,
postgres-# w.pid as w_pid,
postgres-# w.usename as w_user,
postgres-# l.query as locking_query,
postgres-# l.pid as l_pid,
postgres-# l.usename as l_user,
postgres-# t.schemaname || '.' || t.relname as tablename
postgres-# from pg_stat_activity w join pg_locks l1 on w.pid = l1.pid
postgres-# and not l1.granted join pg_locks l2 on l1.relation = l2.relation
postgres-# and l2.granted join pg_stat_activity l on l2.pid = l.pid join pg_stat_user_tables t on l1.relation = t.relid;
   waiting_query    | w_pid |  w_user  |            locking_query             | l_pid |  l_user  |   tablename
--------------------+-------+----------+--------------------------------------+-------+----------+----------------
truncate tab_ysl ; |  5391 | postgres | update tab_ysl set id =9 where id=1; |  5524 | postgres | public.tab_ysl
(1 row)

//其中l_pid为阻塞者的pid，w_pid为被阻塞者的pid。

2.查询表持有的锁：

postgres=# select  oid  from  pg_class  where  relname= 'tab_ysl'；
 oid
------
24580 
(1 row)

使pg_class.oid=pg_locks.relation，则表tab_ysl上持有的锁为，RowExclusiveLock和
AccessExclusiveLock ，对应了update和truncate的操作。

postgres=# select * from pg_locks where pid in ('5524','5391');
   locktype    | database | relation | page | tuple | virtualxid | transactionid | classid | objid | objsubid | virtualtransaction | pid  |        mode         | granted | fastpath
---------------+----------+----------+------+-------+------------+---------------+---------+-------+----------+--------------------+------+---------------------+---------+----------
relation      |    13593 |     2659 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2658 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     1249 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     3455 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2663 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2662 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2685 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2684 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     2615 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
relation      |    13593 |     1259 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | AccessShareLock     | t       | t
virtualxid    |          |          |      |       | 7/11       |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | ExclusiveLock       | t       | t
virtualxid    |          |          |      |       | 6/181      |               |         |       |          | 6/181              | 5391 | ExclusiveLock       | t       | t
transactionid |          |          |      |       |            |           512 |         |       |          | 7/11               | 5524 | ExclusiveLock       | t       | f
relation      |    13593 |    24580 |      |       |            |               |         |       |          | 7/11               | 5524 | RowExclusiveLock    | t       | f
transactionid |          |          |      |       |            |           513 |         |       |          | 6/181              | 5391 | ExclusiveLock       | t       | f
relation      |    13593 |    24580 |      |       |            |               |         |       |          | 6/181              | 5391 | AccessExclusiveLock | f       | f
(16 rows)

杀掉阻塞者的进程，释放锁：

select pg_cancel_backend('上面查询到的阻塞着的pid')；

##注意##pg_cancel_backend(‘阻塞者的pid值’)；只能杀死select语句，对其他语句不生效，杀了之后查询发现还存在，考虑使用pg_terminate_backend(‘进程ID’)；