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MySQL锁机制与用法分析

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[数据库(mysql) 所属分类 数据库(mysql) | 发布者 店小二04 | 时间 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏

本文实例讲述了mysql锁机制与用法。分享给大家供大家参考,具体如下:

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表的写锁和读锁时,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更重要。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 status\G;

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。一个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式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。当一个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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希望本文所述对大家MySQL数据库计有所帮助。


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