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锁在MySQL中是非常重要的一部分,锁对MySQL的数据访问并发有着举足轻重的影响。锁涉及到的知识篇幅也很多,所以要啃完并消化到自己的肚子里,是需要静下心好好反反复复几遍地细细品味。本文是对锁的一个大概的整理,一些相关深入的细节,还是需要找到相关书籍来继续夯实。
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锁的认识
1.1 锁的解释
计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。
1.2 锁的重要性
在数据库中,除传统计算资源(CPU、RAM、I\O等)的争抢,数据也是一种供多用户共享的资源。 如何保证数据并发访问的一致性,有效性,是所有数据库必须要解决的问题。 锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素,因此锁对数据库尤其重要。
1.3 锁的缺点
加锁是消耗资源的,锁的各种操作,包括获得锁、检测锁是否已解除、释放锁等 ,都会增加系统的开销。
1.4 简单的例子
现如今网购已经特别普遍了,比如淘宝双十一活动,当天的人流量是千万及亿级别的,但商家的库存是有限的。 系统为了保证商家的商品库存不发生超卖现象,会对商品的库存进行锁控制。当有用户正在下单某款商品最后一件时, 系统会立马对该件商品进行锁定,防止其他用户也重复下单,直到支付动作完成才会释放(支付成功则立即减库存售罄,支付失败则立即释放)。
锁的类型
2.1 表锁
种类
读锁(read lock),也叫共享锁(shared lock) 针对同一份数据,多个读操作可以同时进行而不会互相影响(select)
写锁(write lock),也叫排他锁(exclusive lock) 当前操作没完成之前,会阻塞其它读和写操作(update、insert、delete)
存储引擎默认锁
MyISAM
特点
1. 对整张表加锁 2. 开销小 3. 加锁快 4. 无死锁 5. 锁粒度大,发生锁冲突概率大,并发性低
1. 读锁会阻塞写操作,不会阻塞读操作 2. 写锁会阻塞读和写操作
MyISAM的读写锁调度是写优先,这也是MyISAM不适合做写为主表的引擎,因为写锁以后,其它线程不能做任何操作,大量的更新使查询很难得到锁,从而造成永远阻塞。
2.2 行锁
种类
读锁(read lock),也叫共享锁(shared lock) 允许一个事务去读一行,阻止其他事务获得相同数据集的排他锁
写锁(write lock),也叫排他锁(exclusive lock) 允许获得排他锁的事务更新数据,阻止其他事务取得相同数据集的共享锁和排他锁
意向共享锁(IS) 一个事务给一个数据行加共享锁时,必须先获得表的IS锁
意向排它锁(IX) 一个事务给一个数据行加排他锁时,必须先获得该表的IX锁
InnoDB
1. 对一行数据加锁 2. 开销大 3. 加锁慢 4. 会出现死锁 5. 锁粒度小,发生锁冲突概率最低,并发性高
1. 更新丢失 解决:让事务变成串行操作,而不是并发的操作,即对每个事务开始---对读取记录加排他锁 2. 脏读 解决:隔离级别为Read uncommitted 3. 不可重读 解决:使用Next-Key Lock算法来避免 4. 幻读 解决:间隙锁(Gap Lock)
开销、加锁时间和锁粒度介于表锁和行锁之间,会出现死锁,并发处理能力一般(此锁不做多介绍)
如何上锁?
3.1 表锁
select //上读锁
insert、update、delete //上写锁
lock table tableName read;//读锁 lock table tableName write;//写锁
unlock tables;//所有锁表
session01 | session02 |
---|---|
lock table teacher read;//上读锁 | |
select * from teacher; //可以正常读取 | select * from teacher;//可以正常读取 |
update teacher set name = 3 where id =2;//报错因被上读锁不能写操作 | update teacher set name = 3 where id =2;//被阻塞 |
unlock tables;//解锁 | |
update teacher set name = 3 where id =2;//更新操作成功 |
session01 | session02 |
---|---|
lock table teacher write;//上写锁 | |
select * from teacher; //可以正常读取 | select * from teacher;//被阻塞 |
update teacher set name = 3 where id =2;//可以正常更新操作 | update teacher set name = 4 where id =2;//被阻塞 |
unlock tables;//解锁 | |
select * from teacher;//读取成功 | |
update teacher set name = 4 where id =2;//更新操作成功 |
3.2 行锁
隐式上锁(默认,自动加锁自动释放)
select //不会上锁
insert、update、delete //上写锁
select * from tableName lock in share mode;//读锁 select * from tableName for update;//写锁
1. 提交事务(commit) 2. 回滚事务(rollback) 3. kill 阻塞进程
session01 | session02 |
---|---|
begin; | |
select * from teacher where id = 2 lock in share mode;//上读锁 | |
select * from teacher where id = 2;//可以正常读取 | |
update teacher set name = 3 where id =2;// 可以更新操作 | update teacher set name = 5 where id =2;//被阻塞 |
commit; | |
update teacher set name = 5 where id =2;//更新操作成功 |
session01 | session02 |
---|---|
begin; | |
select * from teacher where id = 2 for update;//上写锁 | |
select * from teacher where id = 2;//可以正常读取 | |
update teacher set name = 3 where id =2;// 可以更新操作 | update teacher set name = 5 where id =2;//被阻塞 |
rollback; | |
update teacher set name = 5 where id =2;//更新操作成功 |
为什么上了写锁,别的事务还可以读操作? 因为InnoDB有MVCC机制(多版本并发控制),可以使用快照读,而不会被阻塞。
行锁的实现算法
4.1 Record Lock锁
单个行记录上的锁 Record Lock总是会去锁住索引记录,如果InnoDB存储引擎表建立的时候没有设置任何一个索引,这时InnoDB存储引擎会使用隐式的主键来进行锁定
4.2 Gap Lock锁
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引加锁,对于键值在条件范围内但并不存在的记录。 优点:解决了事务并发的幻读问题 不足:因为query执行过程中通过范围查找的话,他会锁定争个范围内所有的索引键值,即使这个键值并不存在。 间隙锁有一个致命的弱点,就是当锁定一个范围键值之后,即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定,而造成锁定的时候无法插入锁定键值范围内任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害。
4.3 Next-key Lock锁
同时锁住数据+间隙锁 在Repeatable Read隔离级别下,Next-key Lock 算法是默认的行记录锁定算法。
4.4 行锁的注意点
1. 只有通过索引条件检索数据时,InnoDB才会使用行级锁,否则会使用表级锁(索引失效,行锁变表锁) 2. 即使是访问不同行的记录,如果使用的是相同的索引键,会发生锁冲突 3. 如果数据表建有多个索引时,可以通过不同的索引锁定不同的行
如何排查锁?
5.1 表锁
show open tables;
show status like 'table%';
1. table_locks_waited 出现表级锁定争用而发生等待的次数(不能立即获取锁的次数,每等待一次值加1),此值高说明存在着较严重的表级锁争用情况 2. table_locks_immediate 产生表级锁定次数,不是可以立即获取锁的查询次数,每立即获取锁加1
5.2 行锁
行锁分析
show status like 'innodb_row_lock%';
1. innodb_row_lock_current_waits //当前正在等待锁定的数量 2. innodb_row_lock_time //从系统启动到现在锁定总时间长度 3. innodb_row_lock_time_avg //每次等待所花平均时间 4. innodb_row_lock_time_max //从系统启动到现在等待最长的一次所花时间 5. innodb_row_lock_waits //系统启动后到现在总共等待的次数
1. innodb_lock_waits表 2. innodb_locks表 3. innodb_trx表
1. 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成,避免无索引行锁升级为表锁 2. 合理设计索引,尽量缩小锁的范围 3. 尽可能较少检索条件,避免间隙锁 4. 尽量控制事务大小,减少锁定资源量和时间长度 5. 尽可能低级别事务隔离
死锁
6.1 解释
指两个或者多个事务在同一资源上相互占用,并请求锁定对方占用的资源,从而导致恶性循环的现象
6.2 产生的条件
1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用 2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放 3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在没有使用完之前,不能强行剥夺 4. 循环等待条件:多个进程之间形成的一种互相循环等待的资源的关系
6.1 解决
1. 查看死锁:show engine innodb status \G 2. 自动检测机制,超时自动回滚代价较小的事务(innodb_lock_wait_timeout 默认50s) 3. 人为解决,kill阻塞进程(show processlist) 4. wait for graph 等待图(主动检测)
6.1 如何避免
1. 加锁顺序一致,尽可能一次性锁定所需的数据行 2. 尽量基于primary(主键)或unique key更新数据 3. 单次操作数据量不宜过多,涉及表尽量少 4. 减少表上索引,减少锁定资源 5. 尽量使用较低的隔离级别 6. 尽量使用相同条件访问数据,这样可以避免间隙锁对并发的插入影响 7. 精心设计索引,尽量使用索引访问数据 8. 借助相关工具:pt-deadlock-logger
乐观锁与悲观锁
7.1 悲观锁
假定会发生并发冲突,屏蔽一切可能违反数据完整性的操作
表锁、行锁等
数据库本身
并发量大
7.2 乐观锁
假设不会发生并发冲突,只在提交操作时检查是否违反数据完整性
提交更新时检查版本号或者时间戳是否符合
业务代码
并发量小
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