DB2 for Linux, UNIX, and Windows 的锁事件，第 1 部分: 分析 DB2 for Linux, UNIX, and Windows 中的锁等待情形
使用 db2pd 工具确定并发问题的原因
简介： 当多个 DB2® 用户并发地访问一个数据库时，锁等待会导致响应变慢。锁等待是临时性的，因而难以捕捉。然而，当出现锁等待情形时，需要由数据库管理员负责确定锁等待的原因。本文通过例子演示如何使用用于 DB2 for Linux®, UNIX®, and Windows® 的db2pd 和db2pdcfg 实用程序完成该任务。
发布日期： 2008 年 9 月 27 日
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平均分 (8个评分) 用于锁监视的 db2pd 选项
db2pd 是用于监视各种 DB2 数据库活动以及故障排除的实用程序。它是从 DB2 V8.2 开始随 DB2 引擎发布的一个独立的实用程序，其外观和功能类似于 Informixonstat 实用程序。db2pd 是从命令行以一种可选的交互模式执行的。该实用程序运行得非常快，因为它不需要获取任何锁，并且在引擎资源以外运行（这意味着它甚至能在一个挂起的引擎上工作）。通过快照监视还可以收集db2pd 提供的很多监视器数据，但是db2pd 和快照监视的输出格式却有很大不同。这使 DBA 可以选择更符合用户需求的监视替代方法。本文关注用于锁监视的db2pd 选项。有一篇由 Sam Poon 撰写的 developerWorks 文章（参见 小节）对 db2pd 的监视功能作了更广泛的介绍。
下面的图展示了用于锁监视的 db2pd 选项：
图 1. 用于锁监视的
db2pd 选项
TranHdl：用于指定事务句柄，以便只监视由特定事务持有的锁。showlocks：这个子选项将锁名称扩展成有意义的解释。对于一个行锁，该选项显示以下信息：表空间 ID、表 ID、分区 ID、页和槽。通过使用编目视图SYSCAT.TABLES上的一个查询，很容易将表空间 ID 和表 ID 映射到相应的表名：清单 1. 将表空间 ID、表 ID 映射到表模式、表名SELECT TABSCHEMA, TABNAMEFROM SYSCAT.TABLESWHERE TBSPACEID = tbspaceid AND TABLEID = tableid
wait：如果指定wait子选项，则db2pd只显示事务当前正在等待的锁，以及对等待情形负责的锁。这个子选项大大简化了锁等待分析，因为它将输出限制为参与锁等待情形的锁。db2pd database和file选项不是特定于锁监视的，但是适用于（几乎）所有db2pd调用。database选项将db2pd返回的监视器数据限制为某个数据库的监视器数据。而file选项则允许定义一个文件，以便将db2pd输出写到该文件。
锁等待分析场景
接下来，我们开始使用前面介绍的 db2pd 选项来分析一个示例锁等待情形。为此，我们创建 DB2 SAMPLE 数据库：
清单 2. 创建
SAMPLE 数据库 db2sampl |
用户 A 执行事务 A，以根据每个经理的薪水为他们提供 10% 的奖金：
清单 3. 事务 A 执行的更新操作
UPDATE EMPLOYEESET BONUS = SALARY * 0.1WHERE JOB = 'MANAGER' |
当事务 A 仍然在运行（因为用户 A 还没有使用 COMMIT 或 ROLLBACK 终止该事务）时，用户 B 执行事务 B，以将每个雇员的薪水提高 2%：
清单 4. 事务 B 执行的更新操作
UPDATE EMPLOYEESET SALARY = SALARY * 0.02 |
由于事务 B 没有完成，用户 B 请求 DBA 确定问题的原因。于是，DBA 调用 db2pd，看是否存在锁等待情形：
清单 5. 检查锁等待情形
db2pd -db sample -locks wait showlocksDatabase Partition 0 -- Database SAMPLE -- Active -- Up 3 days 08:33:05Locks:Address TranHdl Lockname Type Mode Sts Owner Dur 0x050A0240 6 02000600050040010000000052 Row ..X W 2 1 0x050A0DB0 2 02000600050040010000000052 Row ..X G 2 1 HoldCount Att ReleaseFlg0 0x00 0x40000000 TbspaceID 2 TableID 6 PartitionID 0 Page 320 Slot 50 0x00 0x40000000 TbspaceID 2 TableID 6 PartitionID 0 Page 320 Slot 5 |
db2pd 报告 ID 为 2 的表空间中一个 ID 为 6 的表上有一个行锁存在锁等待情形。通过检查 SYSCAT.TABLES，DBA 断定表EMPLOYEE 上的确存在锁等待。
清单 6. 确定锁等待情形所涉及的表
SELECT TABSCHEMA, TABNAMEFROM SYSCAT.TABLESWHERE TBSPACEID = 2 AND TABLEID = 6TABSCHEMA TABNAME--------------------------------------------------------------------------------FECHNER EMPLOYEE 1 record(s) selected. |
对于事务 2（列 TranHdl），db2pd -locks 输出的 status 列（Sts）显示一个 “G”。G 代表 “granted”，意即事务句柄为 2 的事务拥有行锁。此外，列Mode 表明，事务 2 持有的是一个 X 锁。等待的事务（列Sts 中显示 “W”（“wait”）的事务）是句柄为 6 的事务。该事务正在与事务 2 请求同一个行上的 X 锁。通过查看Owner 列（显示事务 2 是锁的所有者）和比较Lockname（对于 db2pd -locks 中的两个条目是相同的），可以看到这一点。
接下来，DBA 将事务句柄映射到应用程序。这可以使用另一个 db2pd 选项 -transactions 来完成：
清单 7. 将事务句柄映射到应用程序
db2pd -db sample -transactionsDatabase Partition 0 -- Database SAMPLE -- Active -- Up 3 days 08:34:47Transactions:Address AppHandl [nod-index] TranHdl Locks State Tflag Tflag20x05141880 30 [000-00030] 2 9 WRITE 0x00000000 0x000000x05144880 34 [000-00034] 6 5 WRITE 0x00000000 0x00000 |
这个 db2pd 调用的输出表明，事务 2（列 TranHdl）是由应用程序 30（列 AppHandl）执行的，而事务 6 是由应用程序 34 执行的。这两个事务都正在对数据库执行写更改（列State = WRITE）。所以 DBA 现在知道，应用程序 30 正持有应用程序 34 所等待的锁。
要获得关于锁等待情形涉及的应用程序的更多信息，可使用 -agents 选项调用 db2pd。该选项打印代表应用程序运行的代理的信息。注意，-agents 是一个实例级选项，这意味着不需要指定一个数据库（实际上，当指定一个数据库时，db2pd 打印出一条警告，并忽略 database 选项）。
清单 8. 获得关于应用程序和相应代理的信息
db2pd -agentsDatabase Partition 0 -- Active -- Up 3 days 08:35:42Agents:Current agents: 2Idle agents: 0Active coord agents: 2Active agents total: 2Pooled coord agents: 0Pooled agents total: 0Address AppHandl [nod-index] AgentTid Priority Type State0x04449BC0 34 [000-00034] 3392 0 Coord Inst-Active0x04449240 30 [000-00030] 2576 0 Coord Inst-ActiveClientPid Userid ClientNm Rowsread Rowswrtn LkTmOt DBName3916 USER_B db2bp.ex 43 43 NotSet SAMPLE2524 USER_A db2bp.ex 153 14 NotSet SAMPLE |
在 db2pd -agents 输出中，DBA 可以看到使用应用程序 30 和 34 的用户的 ID（列 Userid）：应用程序 30 是由 USER_A 执行的，而应用程序 34 是由 USER_B 执行的。只有当每个用户都有一个单独的数据库授权 ID 时，才可能出现那样的应用程序与用户 ID 之间的映射。通常，这对于在应用服务器上运行的应用程序是不可能的，因为这些应用程序使用连接池，连接不是个人化的。
关于每个应用程序的更多信息则由 db2pd 选项 -applications 提供：
清单 9. 获得关于应用程序的更多信息
db2pd -db sample -applicationsDatabase Partition 0 -- Database SAMPLE -- Active -- Up 3 days 08:36:14Applications:Address AppHandl [nod-index] NumAgents CoorTid Status 0x04AF8080 34 [000-00024] 1 3940 Lock-wait 0x03841960 30 [000-00020] 1 2548 UOW-Waiting C-AnchID C-StmtUID L-AnchID L-StmtUID Appid195 1 0 0 *LOCAL.DB2.0611221956370 0 60 1 *LOCAL.DB2.061122195609 |
Status 列确认了 DBA 已经知道的一些东西：应用程序 34 处在锁等待状态。但是这并不新鲜，于是 DBA 将注意力集中在列C-AnchID/C-StmtUID 和L-AnchID/L-StmtUID 上。“C” 代表当前（current），“L” 代表最近（last）的锚 ID/语句 UID。这些 ID 可用于标识应用程序最近执行的 SQL 语句和应用程序当前执行的语句。为此，可以用-dynamic 选项调用db2pd。该选项显示数据库动态语句缓存的内容：
清单 10. 检查动态语句缓存的内容
db2pd -db sample -dynamicDatabase Partition 0 -- Database SAMPLE -- Active -- Up 3 days 08:37:39Dynamic Cache:Current Memory Used 187188Total Heap Size 1271398Cache Overflow Flag 0Number of References 2Number of Statement Inserts 3Number of Statement Deletes 0Number of Variation Inserts 2Number of Statements 3Dynamic SQL Statements:Address AnchID StmtUID NumEnv NumVar NumRef NumExe 0x056CEBD0 60 1 1 1 1 1 0x056CE850 180 1 0 0 0 0 0x056CFEA0 195 1 1 1 1 1 TextUPDATE EMPLOYEE SET BONUS = SALARY * 0.1 WHERE JOB = 'MANAGER'SET CURRENT LOCALE LC_CTYPE = 'de_DE'UPDATE EMPLOYEE SET SALARY = SALARY * 0.02Dynamic SQL Environments:Address AnchID StmtUID EnvID Iso QOpt Blk0x056CECD0 60 1 1 CS 5 B0x056D30A0 195 1 1 CS 5 BDynamic SQL Variations:Address AnchID StmtUID EnvID VarID NumRef Typ 0x056CEEB0 60 1 1 1 1 4 0x056D3220 195 1 1 1 1 4 Lockname010000000100000001003C005601000000010000000100C30056 |
-applications 输出与 -dynamic 输出之间的映射很简单：
应用程序 34（处于锁等待状态）当前正在执行当前锚 ID 195 和当前语句 ID 1 所标识的 SQL 语句。在 db2pd -dynamic 输出的Dynamic SQL Statements 部分中，那些 ID 可以映射到以下 SQL 语句：
清单 11. 应用程序 34 执行的 SQL 语句
UPDATE EMPLOYEE SET SALARY = SALARY * 0.02 |
持有锁的应用程序 30 最近执行的 SQL 语句是最近锚 ID 60 和最近语句 ID 1 所标识的 SQL 语句。那些 ID 可以映射到以下 SQL 语句：
清单 12. 应用程序 30 执行的 SQL 语句
UPDATE EMPLOYEE SET BONUS = SALARY * 0.1 WHERE JOB = 'MANAGER' |
注意，db2pd -dynamic 输出包含另一个通常难以发现的有趣信息：Dynamic SQL Environments 部分的列Iso 中显示了被执行的动态 SQL 语句的隔离级别（UR = Uncommitted Read，CS = Cursor Stability，RS = Read Stability，RR = Repeatable Read）。
我们来总结一下 DBA 就用户 B 的应用程序被挂起的原因有什么发现：
- 挂起是由表
EMPLOYEE上一个独占式的行锁导致的。 - 持有锁的事务属于用户 A 执行的一个应用程序。而用户 B 的事务正在等待那个锁。
- 两条有冲突的语句都是表
EMPLOYEE上的UPDATE语句。
有了这些信息，DBA 可以开始采取一些必要的步骤来解决锁等待状况，例如建议用户 A 终止事务，或者强制关闭用户 A 的应用程序。此外，可以采取措施避免将来出现那样的状况，例如配置 DB2 控制器（governor），使之自动终止运行时间过长的事务。
在这个示例场景中，db2pd 被连续执行数次，每次使用一个单独的选项。现实中不会出现这样的情况。相反，db2pd 只被调用一次，调用时同时使用前面介绍的所有选项：
清单 13. 分析锁等待情形所需的带有所有选项的单个
db2pd 调用 db2pd -db sample -locks wait showlocks -transactions -agents -applications -dynamic -file db2pd.out -repeat 15 40 |
产生的输出由针对每个选项的输出组成，各部分输出之间的顺序与各选项在 db2pd 调用中的顺序一致。而且，请注意 db2pd 调用最后的 2 个附加选项：
-file表明db2pd输出应该被写到一个文件。在示例调用中，输出被写到文件db2pd.out中。-repeat表明db2pd应该每隔 15 秒执行一次，共执行 40 次（即每隔 15 秒执行一次，共执行 10 分钟）。每次执行的输出被附加到-file选项指定的文件后面。
-file 和 -repeat 选项对于在一段时间内监视数据库活动比较有用。对于锁等待分析，这两个选项可以帮助捕捉只存在一小段时间的锁等待情形。例如，如果数据库参数LOCKWAIT 被设置为 20 秒，一个等待锁的事务在过了 20 秒的等待时间后被回滚。为了捕捉那样的锁等待情形，db2pd 的时间间隔必须设置为比 20 秒更短的时间间隔，例如例子中的 15 秒。
捕捉罕见的锁超时
有时候，锁等待情形会导致锁超时，而锁超时又会导致事务被回滚。锁等待导致锁超时所需的时间段由数据库配置参数 LOCKTIMEOUT 指定。锁超时分析最大的问题是，不知道下一次的锁超时何时发生。为了捕捉死锁，可以创建一个死锁事件监视器。每当出现死锁时，这个死锁事件监视器便写一个条目。但是，对于锁超时就没有类似的事件监视器。所以到 DB2 9® 为止，捕捉锁超时的惟一方法还是连续的db2pd 或快照监视（对于db2pd，和前面解释的一样，-file 和 -repeat 选项可用于连续的锁监视）。
DB2 9 包含了一种新的机制，用于在数据库出现故障或发生事件时收集监视器数据：db2cos 脚本。为了捕捉锁超时事件，可以配置数据库，使之每当出现锁超时时启动db2cos 脚本。在db2cos 脚本中，和前面讨论的一样，可以以相同的选项调用 db2pd。我们来看一个示例场景，该场景演示了如何用db2cos 脚本捕捉锁超时。
对于这个场景，假设 DBA 将数据库锁超时值设为 10 秒：
清单 14. 更新锁超时设置
UPDATE DB CFG FOR SAMPLE USING LOCKTIMEOUT 10 |
为了每当出现锁超时时启动 db2cos 脚本，DBA 调用 db2pdcfg 实用程序，如下所示：
清单 15. 使用
db2pdcfg 配置 db2cos 脚本的调用 db2pdcfg -catch locktimeout count=1 |
-catch 选项指定应该自动导致调用 db2cos 脚本的故障或事件。对于锁超时事件，可以指定字符串 locktimeout。或者，可以指定与锁超时相应的 SQL 错误码和原因码：
清单 16. 用于捕捉锁超时的另一种
db2pdcfg 调用 db2pdcfg -catch 911,68 count=1 |
除了一些字符串值和 SQL 代码之外，db2pdcfg 还接受内部 DB2 错误码。所以，用这种方式可以捕捉很多数据库故障和事件。锁超时事件只是使用db2pdcfg 和db2cos 的一个例子。
如果 count 子选项的值为 1，则表明当出现锁超时事件时应该执行 db2cos 脚本。
db2pdcfg 通过以下输出确认错误捕捉的设置：
清单 17.
db2pdcfg 对错误捕捉设置的确认 Error Catch #1 Sqlcode: 0 ReasonCode: 0 ZRC: -2146435004 ECF: 0 Component ID: 0 LockName: Not Set LockType: Not Set Current Count: 0 Max Count: 1 Bitmap: 0x4A1 Action: Error code catch flag enabled Action: Execute sqllib/db2cos callout script Action: Produce stack trace in db2diag.log |
db2diag.log 报告中也包括错误捕捉设置。可以使用 db2diag 实用程序（用于检查 db2diag.log 内容的一个有用的实用程序）过滤 db2diag.log 文件，而不必在一个文本编辑器中打开它：
清单 18. 在
db2diag.log 中确认错误捕捉设置 db2diag -g funcname:=pdErrorCatch2006-12-18-13.37.25.177000+060 I727480H285 LEVEL: EventPID : 4648 TID : 3948 PROC : db2syscs.exeINSTANCE: DB2 NODE : 000FUNCTION: DB2 UDB, RAS/PD component, pdErrorCatch, probe:30START : Error catch set for ZRC -2146435004 |
ZRC -2146435004 是用于锁超时的 DB2 内部错误码。可以通过下面的 db2diag 调用查看这些错误码：
清单 19. 使用
db2diag 查看 DB2 内部错误码的含义 db2diag -rc -2146435004 |
通过使用 db2pdcfg，数据库引擎现在被配置为每当出现锁超时时调用 db2cos 脚本。db2cos 脚本收集判别锁超时原因所需的所有监视器信息。为此，DBA 必须修改db2cos 脚本，以便用已知的选项调用db2pd。可以在下面的子目录中找到 db2cos 脚本：
- Windows：
DB2 install directory\BIN\db2cos.bat，例如C:\Program Files\IBM\SQLLIB\BIN\db2cos.bat - UNIX/Linux：
Instance owner home/sqllib/bin/db2cos
在 Microsoft Windows® 上，默认的 db2cos.bat 脚本看上去如下所示：
清单 20. Windows 上默认
db2cos.bat 的内容 setlocal:iterargsif %0. == . goto iterdone if /i %0. == INSTANCE. set INSTANCE=%1 if /i %0. == DATABASE. set DATABASE=%1 if /i %0. == TIMESTAMP. set TIMESTAMP=%1 if /i %0. == APPID. set APPID=%1 if /i %0. == PID. set PID=%1 if /i %0. == TID. set TID=%1 if /i %0. == DBPART. set DBPART=%1 if /i %0. == PROBE. set PROBE=%1 if /i %0. == FUNCTION. set FUNCTION=%1 if /i %0. == REASON. set REASON=%1 if /i %0. == DESCRIPTION. set DESCRIPTION=%1 if /i %0. == DiAGPATH. set DIAGPATH=%1 shiftgoto iterargs:iterdoneif %DATABASE%. == . goto no_database db2pd -db %DATABASE% -inst >> %DIAGPATH%\db2cos%PID%%TID%.%DBPART% goto exit:no_database db2pd -inst >> %DIAGPATH%\db2cos%PID%%TID%.%DBPART%:exit |
对于数据库级的事件或故障，默认的 db2cos 脚本用 -db 和 -inst 选项调用db2pd。DBA 用一个db2pd 调用替换相应的行，该调用收集锁超时分析所需的监视器数据：
清单 21. 更改
db2cos 脚本，以收集用于锁超时分析的数据 if %DATABASE%. == . goto no_database db2pd -db %DATABASE% -locks wait -transactions -agents -applications -dynamic >> %DIAGPATH%\db2cos%PID%%TID%.%DBPART% goto exit |
现在，db2cos 脚本已准备好，DBA 可以坐等下一次锁超时事件的发生。
假设像之前描述的那样，用户 A 与 B 之间发生相同的锁情形。但是，这一次设置了 LOCKTIMEOUT，因此过了 10 秒（LOCKTIMEOUT = 10）之后用户 B 的事务被回滚。用户 B 通知 DBA 回滚自己的事务，并且收到 SQL 错误消息 -911 和原因码 68（SQL code -911 / reason code 68 = locktimeout）。于是，DBA 检查通过自动调用db2cos 脚本收集到的监视器数据。
首先，DBA 用锁超时内部错误码调用 db2diag，以确定锁超时发生的确切时间：
清单 22. 在
db2diag.log 中检查锁超时事件的时间点 db2diag -g data:=-21464350042006-12-18-14.27.24.656000+060 I6857H409 LEVEL: EventPID : 2968 TID : 2932 PROC : db2syscs.exeINSTANCE: DB2 NODE : 000 DB : SAMPLEAPPHDL : 0-21 APPID: *LOCAL.DB2.061226132544AUTHID : FECHNERFUNCTION: DB2 UDB, lock manager, sqlplnfd, probe:999DATA #1 : |
db2diag.log 条目显示，在 2006-12-18-14.27.24.656000 时发生了一次锁超时。由于 db2cos 脚本将它的输出写到 %DIAGPATH% 中的 db2cos%PID%%TID%.%DBPART% 文件中，DBA 有望在实例的诊断路径中找到一个db2cos29682932.0 文件：
%DIAGPATH%= instance's diagnostic path = on Windows by defaultC:\Program Files\IBM\SQLLIB\DB2%PID%= process ID = 2968（如db2diag.log条目中所示）%TID%= thread ID = 2932（也显示在db2diag.log条目中）%DBPART%= database partition = 0（在一个非分区数据库环境中）
那个文件的内容很像本文第一部分中逐步考察的那个 db2pd 监视器输出，DBA 可以通过它来识别锁超时的原因。
捕捉到锁超时后，DBA 可以通过 -catch clear 选项调用 db2pdcfg 来禁用 db2cos 脚本：
清单 23. 再次使用
db2pdcfg 清除错误捕捉设置 db2pdcfg -catch clearAll error catch flag settings cleared. |
结束语
本文演示了如何使用 db2pd 实用程序进行锁等待监视。本文借助一个示例场景展示了 DBA 如何通过检查不同 db2pd 选项的输出来识别并发问题的原因。从 DB2 9 开始，可以将db2pd 与新的db2cos 脚本一起使用，以便在出现锁超时事件时捕捉它们。您学习了如何配置出现锁超时事件时db2cos 脚本的自动调用。本文还介绍了db2diag 实用程序 —— 这是用于检查 db2diag.log 内容的一个有用的工具。
总结就是：Locks TranHdl -->Transactions AppHandl --> Applications AnchID --> Dynamic SQL Statements TEXT