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  • MySQL锁问题

    MySQL的锁机制比较简单,其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。比如,MyISAM和MEMORY存储引擎
    
    采用的是表级锁;BDB存储引擎采用的是页面锁,但也支持表级锁;InnoDB存储引擎既支持行级锁,也支持表级锁,但默认
    
    情况下采用行级锁。
    
           MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下:
    
    (1)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。
    
    (2)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。
    
    (3)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。
    
       仅从锁的角度来说,表级锁更适合于以查询为主,只有少量按索引条件更新数据的应用,如Web应用;而行级锁则
    
    更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据,同时又有并发查询的应用,如一些在线事务处理系统。

    一、MyISAM表锁

    1. 查询表级锁争用情况

    show status like 'table%';
    
    如果table_locks_waited 的值比较高,则说明存在着比较严重的表级锁争用情况。

    2. MySQL表级锁的锁模式

     MySQL 的表级锁有两种模式:表共享读锁和表独占写锁。
    
       当一个session对某个表加了读锁之后,该session只能访问加锁的这个表,而且只能进行读操作;其他session可以对
    
    这个表进行读操作,但是进行写操作会被阻塞,需要等待锁的释放。当一个session对某个表加了写锁之后,该session只能
    
    访问加锁的这个表,可以进行读操作和写操作,其他session对这个表的读和写操作都会被阻塞,需要等待锁的释放。
    
    MyISAM 表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的。

    3. 如何加表锁

    加读锁:lock table tbl_name read;
    
    加写锁:lock table tbl_name write;
    
    释放锁:unlock tables;
    
           MyISAM 在执行查询语句前,会自动给涉及的所有表加读锁,在执行更新操作前,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LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。给MyISAM表显式
    
    加锁,一般是为了在一定程度模拟事务操作,实现对某一时间点多个表的一致性读取。
    
       注意,当使用LOCK TABLES时,不仅需要一次锁定用到的所有表,而且,同一个表在SQL语句中出现多少次,
    
    就要通过与SQL语句中相同的别名锁定多少次,否则也会出错!

    4. 并发插入

    MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。
    
    (1)当concurrent_insert设置为0时,不允许并发插入。
    
    (2)当concurrent_insert设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被删除的行),MyISAM允许在
    
    一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。
    
    (3)当concurrent_insert设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。
    
        只需在加表锁命令中加入“local”选项,即:lock table tbl_name local read,在满足MyISAM表并发插入条件的情况下,
    
    其他用户就可以在表尾并发插入记录,但更新操作会被阻塞,而且加锁的用户无法访问到其他用户并发插入的记录。

    5. MyISAM锁调度

    当写进程和读进程同时请求同一个MyISAM表的写锁和读锁是,写进程会优先获得锁。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。这也正是
    
    MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因,因为大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁,从而
    
    可能永远阻塞。
    
            通过一下一些设置调节MyISAM的调度行为:
    
    (1)通过指定启动参数low-priority-updates,使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
    
    (2)通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使该连接发出的更新请求优先级降低。
    
    (3)通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性,降低该语句的优先级。
    
    (4)给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值,当一个表的读锁达到这个值后,MySQL就暂时将写请求的优
    
    先级降低,给读进程一定获得锁的机会。

    二、InnoDB锁问题

    1. 查询InnoDB行锁争用情况

    show status like 'innodb_row_lock%';
    
       如果InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比较高,说明锁争用比较严重,这时可以通过设
    
    置InnoDB Monitors来进一步观察发生锁冲突的表、数据行等,并分析锁争用的原因。
    
    打开监视器:
    
    CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;
    
    Show innodb statusG;
    
    停止监视器:
    
    DROP TABLE innodb_monitor;
    
       打开监视器以后,默认情况下每15 秒会向日志中记录监控的内容,如果长时间打开会导致.err 文件变得非常的巨大,
    
    所以用户在确认问题原因之后,要记得删除监控表以关闭监视器,或者通过使用“--console”选项来启动服务器以关闭写
    
    日志文件。

    2. InnoDB的行锁及加锁方法

     InnoDB的行锁有两种:共享锁(S)和排他锁(X)。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:意向共享锁和意向排他锁,这两种意向锁都是表锁。事务在给数据行加锁之前必须先取得对应表
    
    对应的意向锁。
    
       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;事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。
    
    Set autocommit=0;
    
    共享锁(S):SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE。
    
    排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。
    
    释放锁:unlock tables;(会隐含提交事务)
    
            当一个事务获得一个表的共享锁时,其他事务可以查询该表的记录,也可以对该记录加共享锁。当事务对表进行
    
    更新操作时,若存在另一个事务也在该表加了共享锁,则需要等待锁的释放,若另一个事务同时也对该表执行了更新操
    
    作,则会导致死锁,另一个事务退出,当前事务完成更新操作。当一个事务获得一个表的排他锁时,其他事务只能对该
    
    表的记录进行查询,不能加共享锁,也不能更新记录,会出现等待。

    3. 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,InnoDB 这种行锁实现特点意味着:
    
    (1)只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,否则,InnoDB 将使用表锁。
    
    (2)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。
    
    (3)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,另外,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。(虽然使用的是不同的索引,但是如果记录已经被其他session锁定的
    
    话也是需要等待的。)
    
    (4)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将使用表锁,而不是
    
    行锁。

    4. 间隙锁

     当使用范围条件检索数据的时候,对于键值在条件范围内但并不存在的记录,InnoDB也会进行加锁,这个锁
    
    就叫“间隙锁”。InnoDB使用间隙锁的目的,一方面是为了防止幻读,另一方面是为了满足恢复和复制的需要。但是
    
    这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入,造成严重的锁等待,所以应该尽量避免使用范围条件来检索数据。
    
    除了通过范围条件加锁时使用间隙锁外,如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁,InnoDB也会使用间隙锁!

    5. 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。MySQL的恢复机制(复制其实就是在Slave Mysql不断做基于BINLOG的恢复)有以下特点:
    
    (1)MySQL的恢复是SQL语句级的,也就是重新执行BINLOG中的SQL语句。
    
    (2)MySQL 的Binlog是按照事务提交的先后顺序记录的,恢复也是按这个顺序进行的。
    
        所以MySQL的恢复和复制对锁机制的要求是:在一个事务未提交前,其他并发事务不能插入满足其锁定条件
    
    的任何记录,也就是不允许出现幻读。
    
        另外,对于一般的select语句,MySQL使用多版本数据来实现一致性,不需要加任何锁,然而,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语句做了特别处理,给source_tab加了共享锁。
    
    这是因为,不加锁的话,如果这个SQL语句执行期间,有另一个事务对source_tab做了更新并且先进行了提交,那么在
    
    BINLOG中,更新操作的位置会在该SQL语句之前,使用这个BINLOG进行数据库恢复的话,恢复的结果就会与实际的应
    
    用逻辑不符,进行复制则会导致主从数据库不一致。因为实际上应用插入target_tab或new_tab中的数据是另一个事务
    
    对source_tab更新前的数据,而BINLOG记录的却是先进行更新再执行select...insert...语句。如果上述语句的SELECT是范
    
    围条件,InnoDB还会给源表加间隙锁。所以这种SQL语句会阻塞对原表的并发更新,应尽量避免使用。

    6. InnoDB使用表锁的情况及注意事项

    对于InnoDB表,在绝大部分情况下都应该使用行级锁,但在个别特殊事务中,也可以考虑使用表级锁,主要
    
    有以下两种情况:
    
    (1)事务需要更新大部分或全部数据,表又比较大,如果使用默认的行锁,不仅这个事务执行效率低,而且可能造
    
    成其他事务长时间锁等待和锁冲突,这种情况下可以考虑使用表锁来提高该事务的执行速度。
    
    (2)事务涉及多个表,比较复杂,很可能引起死锁,造成大量事务回滚。这种情况也可以考虑一次性锁定事务涉及的
    
    表,从而避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。
    
        另外,在InnoDB中使用表锁需要注意以下两点:
    
    (1)使用LOCK TABLES虽然可以给InnoDB加表级锁,但表锁不是由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。
    
    (2)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。

    7. 关于死锁

    MyISAM表锁是deadlock free的,这是因为MyISAM总是一次获得所需的全部锁,要么全部满足,要么等待,因此不会
    
    出现死锁。但在InnoDB 中,除单个SQL 组成的事务外,锁是逐步获得的,这就决定了在InnoDB 中发生死锁是可能的。
    
       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。
    
        通常来说,死锁都是应用设计的问题,通过调整业务流程、数据库对象设计、事务大小,以及访问数据库的SQL
    
    语句,绝大部分死锁都可以避免。下面就通过实例来介绍几种避免死锁的常用方法。
    
    (1)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。
    
    (2)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。
    
    (3)在事务中,如果要更新记录,应该直接申请足够级别的锁,即排他锁,而不应先申请共享锁,更新时再申请排他锁,
    
    因为当用户申请排他锁时,其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁,从而造成锁冲突,甚至死锁。
    
    (4)在REPEATABLE-READ隔离级别下,如果两个线程同时对相同条件记录用SELECT...FOR UPDATE加排他锁,在没有
    
    符合该条件记录情况下,两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在,就试图插入一条新记录,如果两个线程都这么
    
    做,就会出现死锁。这种情况下,将隔离级别改成READ COMMITTED,就可避免问题。
    
    (5)当隔离级别为READ COMMITTED时,如果两个线程都先执行SELECT...FOR UPDATE,判断是否存在符合条件的记录,
    
    如果没有,就插入记录。此时,只有一个线程能插入成功,另一个线程会出现锁等待,当第1个线程提交后,第2个线程会
    
    因主键重出错,但虽然这个线程出错了,却会获得一个排他锁!这时如果有第3个线程又来申请排他锁,也会出现死锁。
    
    对于这种情况,可以直接做插入操作,然后再捕获主键重异常,或者在遇到主键重错误时,总是执行ROLLBACK释放获得
    
    的排他锁。
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