MySQL编程 优化篇(六) 锁问题
目录
MyISQM表锁
InnoDB锁问题
事务隔离级别
InnoDB的行锁模式
InnoDB行锁实现方式
Next-Key锁
恢复和复制的需要,对InnoDB锁机制的影响
什么时候使用表锁
关于死锁
具体的可以查看我的另外一篇博客,下面只摘取部分介绍!
表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。
MyISQM表锁
MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!
MyISAM在执行查询语句(SELECT) 前,会自动给涉及的所有表加读锁,在执行更新操作(UPDATE、 DELETE、INSERT等)前,会自动给涉及的表加写锁,这个过程并不需要用户干预,因此,用户一般不需要直接用LOCKTABLE命令给MyISAM表显式加锁。
一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,MySQL如何处理呢?答案是写进程先获得锁。不仅如此,即使读请求先到锁等待队列,写请求后到,写锁也会插到读锁请求之前!这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也是MyISAM不太适合与有大量更新和查询操作应用的原因。
无死锁!
InnoDB锁问题
InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点:一是支持事务(TRANSACTION);二是采用了行级锁。
事务的ACID属性不予介绍。
并发事务带来的问题:脏读、不可重复读、幻读和更新丢失。
下面主要介绍一下更新丢失。
更新丢失(Lost Update):当两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值更新该行时,由于每个事务都不知道其他事务的存在,就会发生丢失更新问题——最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。
案例:
两个编辑人员制作了同一文档的电子副本。每个编辑人员独立地更改其副本,然后保存更改后的副本,这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖另一个编辑人员所做的更改。如果在一个编辑人员完成并提交事务之前,另一个编辑人员不能访问同一文件,则可避免此问题。
事务隔离级别
数据库实现事务隔离的方式,基本上可分为以下两种。
- 读取数据前,对其加锁,阻止其他事务对数据进行修改。
- 不用加任何锁,通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照(Snapshot),并用这个快照来提供一定级别(语句级或事务级)的一致性读取。
可以通过检查 innodb_row_lock 状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况:mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 0 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 0 |
| Innodb_row_lock_time_max | 0 |
| Innodb_row_lock_waits | 0 |
+-------------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)
InnoDB的行锁模式
InnoDB实现了以下两种类型的行锁。
共享锁(S) :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。
排他锁(X) :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读锁和排他写锁。
另外,为了允许行锁和表锁共存,实现多粒度锁机制,InnoDB还有两种内部使用的意向锁(IntentionLocks), 这两种意向锁都是表锁。
意向共享锁(IS) :事务打算给数据行加行共享锁,事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。
意向排他锁(IX) :事务打算给数据行加行排他锁,事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。
注意:
意向锁是InnoDB自动加的,不需用户干预。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句, InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁(X);对于普通SELECT语句,InnoDB不会加任何锁。
InnoDB行锁实现方式
InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的,如果没有索引,InnoDB将通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。
InnoDB行锁分为3种情形。
- Record lock:对索引项加锁。
- Gap lock:对索引项之间的“间隙”、第一条记录前的“间隙”或最后一条记录后的“间隙”加锁。
- Next-key lock:前两种的组合,对记录及其前面的间隙加锁。
InnoDB这种行锁实现特点意味着:如果不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将对表中的所有记录加锁,实际效果跟表锁一样!
在实际应用中,要特别注意InnoDB行锁这一特性,否则可能导致大量的锁冲突,从而影响并发性能。下面通过一些例子来说明。
- 在不通过索引条件查询时,InnoDB会锁定表中的所有记录。
- 由于 MySQL 的行锁是针对索引加的锁,不是针对记录加的锁,所以虽然是访问不同行的记录,但是如果是使用相同的索引键,是会出现锁冲突的。应用设计的时候要注意这一点。
- 当表有多个索引的时候,不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行,不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引,InnoDB都会使用行锁来对数据加锁。
- 即便在条件中使用了索引字段,但是否使用索引来检索数据是由MySQL通过判断不同执行计划的代价来决定的,如果MySQL认为全表扫描效率更高,比如对一些很小的表,它就不会使用索引,这种情况下InnoDB也会对所有记录加锁。
Next-Key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项加锁;对于键值在条件范围内但并不存在的记录,叫做“间隙(GAP)”,InnoDB也会对这个“间隙”加锁,这种锁机制就是所谓的Next-Key锁。
还要特别说明的是,InnoDB除了通过范围条件加锁时使用Next-Key锁外,如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁,InnoDB也会使用Next-Key锁!
如下,假设emp表共101条记录,其empid的值分别是1、2、…、100、101:
-- 会对empid大于100(包括并不存在的)“间隙”加锁
select * from emp where empid > 100 for update;
-- 会对empid=102的这条记录加锁,尽管这条记录不存在
select * from emp where empid = 102 for update;
恢复和复制的需要,对InnoDB锁机制的影响
MySQL通过BINLOG记录执行成功的INSERT、UPDATE、DELETE等更新数据的SQL语句,并由此实现MySQL数据库的恢复和主从复制。
对于insert into target_tab select * from source_tab where ...
和create table new_tab ... select .. from source_tab where...
,这种SQL语句,用户并没有对source_tab做任何更新操作,但MySQL对这种SQL做了特别处理,对source_tab加了共享锁,没有使用多版本数据一致性读技术!
所以,INSERT…SELECT…和CREATE TABLE…SELECT…语句,可能会阻止对源表的并发更新。如果查询比较复杂,会造成严重的性能问题,读者在应用中应尽量避免使用。实际上,MySQL将这种 SQL叫做不确定(non-deterministic)的 SQL,属于“Unsafe SQL”,不推荐使用。
什么时候使用表锁
在InnoDB下,使用表锁要注意以下两点。
表锁不是由 InnoDB 存储引擎层管理的,而是由其上一层——MySQL Server 负责的,仅当autocommit=0,innodb_table_locks=1(默认设置)时,InnoDB层才能知道MySQL加的表锁,MySQL Server也才能感知InnoDB加的行锁,这种情况下,InnoDB才能自动识别涉及表级锁的死锁;否则,InnoDB将无法自动检测并处理这种死锁。
在用LOCK TABLES对 InnoDB表加锁时要注意,要将AUTOCOMMIT设为 0,否则MySQL不会给表加锁;事务结束前,不要用 UNLOCK TABLES释放表锁,因为 UNLOCK TABLES会隐含地提交事务;COMMIT或ROLLBACK并不能释放用LOCK TABLES加的表级锁,必须用UNLOCK TABLES释放表锁。
关于死锁
死锁检测:超时机制 + wait for graph(等待图)
发生死锁后,InnoDB 一般都能自动检测到,并使一个事务释放锁并回退,另一个事务获得锁,继续完成事务。但在涉及外部锁或涉及表锁的情况下,InnoDB 并不能完全自动检测到死锁,这需要通过设置锁等待超时参数innodb_lock_wait_timeout来解决。
避免死锁的常用方法
- 在应用中,如果不同的程序会并发存取多个表,应尽量约定以相同的顺序来访问表,这样可以大大降低产生死锁的机会。
- 在程序以批量方式处理数据的时候,如果事先对数据排序,保证每个线程按固定的顺序来处理记录,也可以大大降低出现死锁的可能。
如果出现死锁,可以用SHOW INNODB STATUS命令来确定最后一个死锁产生的原因。返回结果中包括死锁相关事务的详细信息,如引发死锁的 SQL 语句,事务已经获得的锁,正在等待什么锁,以及被回滚的事务等
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