14.MySql高级之锁问题
休对故人思故国,且将新火试新茶。诗酒趁年华。
——苏轼《望江南》
## MySql高级之锁问题1. 锁概述
锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制(避免争抢)。
在数据库中,除传统的计算资源(如 CPU、RAM、I/O 等)的争用以外,数据也是一种供许多用户共享的资源。
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解决的一个问题,锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说,锁对数据库而言显得尤其重要,也更加复杂。
2. 锁分类
从对数据操作的粒度分 :
- 表锁:操作时,会锁定整个表。
- 行锁:操作时,会锁定当前操作行。
从对数据操作的类型分:
读锁(共享锁):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。
写锁(排它锁):当前操作没有完成之前,它会阻断其他写锁和读锁。
3. Mysql 锁
相对其他数据库而言,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。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况:
存储引擎 | 表级锁 | 行级锁 | 页面锁 |
---|---|---|---|
MyISAM | 支持 |
不支持 | 不支持 |
InnoDB | 支持 |
支持 |
不支持 |
MEMORY | 支持 |
不支持 | 不支持 |
BDB | 支持 |
不支持 | 支持 |
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下 :
锁类型 | 特点 |
---|---|
表级锁 | 偏向MyISAM 存储引擎,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 | 偏向InnoDB 存储引擎,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。 |
从上述特点可见,很难笼统地说哪种锁更好,只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适!
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,同时又有并查询的应用,如一些在线事务处理(OLTP)系统。
4. MyISAM 表锁
MyISAM 存储引擎
只支持表锁
,这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。
4.1 如何加表锁
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 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。
显示加表锁语法:
1 | 加读锁 : lock table table_name read; |
4.2 读锁案例
准备环境
1 | CREATE TABLE `tb_book` ( |
客户端 一
1 | -- 获得tb_book 表的读锁 |
可以正常执行 , 查询出数据。
客户端 二
1 | -- 执行查询操作,同样能查到 |
客户端 一
1 | -- 查询未锁定的表 |
客户端 二
1 | -- 查询未锁定的表 |
可以正常查询出未锁定的表;
客户端 一
1 | -- 执行插入操作 |
执行插入, 直接报错 , 由于当前tb_book 获得的是 读锁, 不能执行更新操作。
客户端 二
1 | -- 执行插入操作 |
当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 , 客户端二中的 inesrt 语句 , 立即执行 ;
4.3 写锁案例
客户端 一
1 | -- 获得tb_book 表的写锁 |
查询操作执行成功;
1 | -- 执行更新操作 |
更新操作执行成功 ;
客户端 二
1 | -- 执行查询操作 |
当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 , 客户端二中的 select 语句 , 立即执行 ;
4.4 结论
锁模式的相互兼容性如表中所示:
对MyISAM 表的读操作,不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求;
对MyISAM 表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作;
简而言之,就是
读锁会阻塞写,但是不会阻塞读。而写锁,则既会阻塞读,又会阻塞写。
此外,MyISAM 的读写锁调度是写优先,这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因
。因为写锁后,其他线程不能做任何操作,大量的更新会使查询很难得到锁,从而造成永远阻塞。
4.5 查看锁的争用情况
1 | show open tables; |
In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零,则表是打开的,但是当前没有被使用。
Name_locked:表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。
1 | show status like 'Table_locks%'; |
Table_locks_immediate :
指的是能够立即获得表级锁的次数,每立即获取锁,值加1。
Table_locks_waited :
指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数,每等待一次,该值加1,此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。
5. InnoDB 行锁
5.1 行锁介绍
行锁特点 :偏向InnoDB 存储引擎,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。
- InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点:一是支持事务;二是采用了行级锁。
5.2 背景知识
5.3 InnoDB 的行锁模式
InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。
共享锁(S):
又称为读锁,简称S锁,共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁,都能访问到数据,但是只能读不能修改。排他锁(X):
又称为写锁,简称X锁,排他锁就是不能与其他锁并存,如一个事务获取了一个数据行的排他锁,其他事务就不能再获取该行的其他锁,包括共享锁和排他锁,但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。
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;
1 | -- 可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁 。 |
5.4 案例准备工作
1 | create table test_innodb_lock( |
5.5 行锁基本演示
Session-1 | 客户端二 |
---|---|
关闭自动提交功能 | 关闭自动提交功能 |
可以正常的查询出全部的数据 | 可以正常的查询出全部的数据 |
查询id 为3的数据 ; | 获取id为3的数据 ; |
更新id为3的数据,但是不提交; | 更新id为3 的数据, 出于等待状态 |
通过commit, 提交事务 | 解除阻塞,更新正常进行 |
以上, 操作的都是同一行的数据,接下来,演示不同行的数据 : | |
更新id为3数据,正常的获取到行锁 , 执行更新 ; | 由于与客户端操作不是同一行,获取当前行锁,执行更新; |
5.6 无索引行锁升级为表锁☆
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。
1 | -- 查看当前表的索引 |
客户端一 | 客户端二 |
---|---|
关闭事务的自动提交 | 关闭事务的自动提交 |
执行更新语句 : | 执行更新语句, 但处于阻塞状态: |
提交事务: | 解除阻塞,执行更新成功 : |
执行提交操作 : |
由于 执行更新时 , name字段本来为varchar类型, 我们是作为数组类型使用,存在类型转换,索引失效,最终行锁变为表锁 ;
5.7 间隙锁危害
当我们用范围条件,而不是使用相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁; 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间隙锁(Next-Key锁) 。
Session-1 | 客户端二 |
---|---|
关闭事务自动提交 | 关闭事务自动提交 |
根据id范围更新数据 | |
插入id为2的记录, 出于阻塞状态 | |
提交事务 ; | |
解除阻塞 , 执行插入操作 : | |
提交事务 : |
5.8 InnoDB 行锁争用情况
1 | show status like 'innodb_row_lock%'; |
Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均时长
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数
当等待的次数很高,而且每次等待的时长也不小的时候,我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待,然后根据分析结果着手制定优化计划。
5.9 总结
InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定,虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些,但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候,InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。
但是,InnoDB的行级锁同样也有其脆弱的一面,当我们使用不当的时候,可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高,甚至可能会更差。
优化建议:
- 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成,避免无索引行锁升级为表锁。
- 合理设计索引,尽量缩小锁的范围
- 尽可能减少索引条件,及索引范围,避免间隙锁
- 尽量控制事务大小,减少锁定资源量和时间长度
- 尽可使用低级别事务隔离(但是需要业务层面满足需求)