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MySQL鎖機制與用法分析

本文例項講述了MySQL鎖機制與用法。分享給大家供大家參考,具體如下:

MySQL的鎖機制比較簡單,其最顯著的特點是不同的儲存引擎支援不同的鎖機制。比如,MyISAM和MEMORY儲存引擎採用的是表級鎖;BDB儲存引擎採用的是頁面鎖,但也支援表級鎖;InnoDB儲存引擎既支援行級鎖,也支援表級鎖,但預設情況下采用行級鎖。

MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下:

(1)表級鎖:開銷小,加鎖快;不會出現死鎖;鎖定粒度大,發生鎖衝突的概率最高,併發度最低。

(2)行級鎖:開銷大,加鎖慢;會出現死鎖;鎖定粒度最小,發生鎖衝突的概率最低,併發度也最高。

(3)頁面鎖:開銷和加鎖時間界於表鎖和行鎖之間;會出現死鎖;鎖定粒度界於表鎖和行鎖之間,併發度一般。

僅從鎖的角度來說,表級鎖更適合於以查詢為主,只有少量按索引條件更新資料的應用,如Web應用;而行級鎖則更適合於有大量按索引條件併發更新少量不同資料,同時又有併發查詢的應用,如一些線上事務處理系統。

一、MyISAM表鎖

1. 查詢表級鎖爭用情況

show status like 'table%';

如果table_locks_waited 的值比較高,則說明存在著比較嚴重的表級鎖爭用情況。

2. MySQL表級鎖的鎖模式

MySQL 的表級鎖有兩種模式:表共享讀鎖和表獨佔寫鎖。

當一個session對某個表加了讀鎖之後,該session只能訪問加鎖的這個表,而且只能進行讀操作;其他session可以對這個表進行讀操作,但是進行寫操作會被阻塞,需要等待鎖的釋放。當一個session對某個表加了寫鎖之後,該session只能訪問加鎖的這個表,可以進行讀操作和寫操作,其他session對這個表的讀和寫操作都會被阻塞,需要等待鎖的釋放。

MyISAM 表的讀操作與寫操作之間,以及寫操作之間是序列的。

3. 如何加表鎖

加讀鎖:

lock table tbl_name read;

加寫鎖:

lock table tbl_name write;

釋放鎖:

unlock tables;

MyISAM 在執行查詢語句前,會自動給涉及的所有表加讀鎖,在執行更新操作前,會自動給涉及的表加寫鎖,這個過程並不需要使用者干預,因此,使用者一般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。給MyISAM表顯式加鎖,一般是為了在一定程度模擬事務操作,實現對某一時間點多個表的一致性讀取。

注意,當使用LOCK TABLES時,不僅需要一次鎖定用到的所有表,而且,同一個表在SQL語句中出現多少次,就要通過與SQL語句中相同的別名鎖定多少次,否則也會出錯!

4. 併發插入

MyISAM儲存引擎有一個系統變數concurrent_insert,專門用以控制其併發插入的行為,其值分別可以為0、1或2。

(1)當concurrent_insert設定為0時,不允許併發插入。

(2)當concurrent_insert設定為1時,如果MyISAM表中沒有空洞(即表的中間沒有被刪除的行),MyISAM允許在一個程序讀表的同時,另一個程序從表尾插入記錄。這也是MySQL的預設設定。

(3)當concurrent_insert設定為2時,無論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾併發插入記錄。

只需在加表鎖命令中加入“local”選項,即:lock table tbl_name local read,在滿足MyISAM表併發插入條件的情況下,其他使用者就可以在表尾併發插入記錄,但更新操作會被阻塞,而且加鎖的使用者無法訪問到其他使用者併發插入的記錄。

5. MyISAM鎖排程

當寫程序和讀程序同時請求同一個MyISAM表的寫鎖和讀鎖時,寫程序會優先獲得鎖。不僅如此,即使讀請求先到鎖等待佇列,寫請求後到,寫鎖也會插到讀鎖請求之前!這是因為MySQL認為寫請求一般比讀請求更重要。這也正是MyISAM表不太適合於有大量更新操作和查詢操作應用的原因,因為大量的更新操作會造成查詢操作很難獲得讀鎖,從而可能永遠阻塞。

通過一下一些設定調節MyISAM的排程行為:

(1)通過指定啟動引數low-priority-updates,使MyISAM引擎預設給予讀請求以優先的權利。

(2)通過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使該連線發出的更新請求優先順序降低。

(3)通過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性,降低該語句的優先順序。

(4)給系統引數max_write_lock_count設定一個合適的值,當一個表的讀鎖達到這個值後,MySQL就暫時將寫請求的優先順序降低,給讀程序一定獲得鎖的機會。

二、InnoDB鎖問題

1. 查詢InnoDB行鎖爭用情況

show status like 'innodb_row_lock%';

如果InnoDB_row_lock_waitsInnoDB_row_lock_time_avg的值比較高,說明鎖爭用比較嚴重,這時可以通過設定InnoDB Monitors來進一步觀察發生鎖衝突的表、資料行等,並分析鎖爭用的原因。

開啟監視器:

CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;
Show innodb status\G;

停止監視器:

DROP TABLE innodb_monitor;

開啟監視器以後,預設情況下每15 秒會向日志中記錄監控的內容,如果長時間開啟會導致.err 檔案變得非常的巨大,所以使用者在確認問題原因之後,要記得刪除監控表以關閉監視器,或者通過使用“--console”選項來啟動伺服器以關閉寫日誌檔案。

2. InnoDB的行鎖及加鎖方法

InnoDB的行鎖有兩種:共享鎖(S)和排他鎖(X)。為了允許行鎖和表鎖共存,實現多粒度鎖機制,InnoDB還有兩種內部使用的意向鎖:意向共享鎖和意向排他鎖,這兩種意向鎖都是表鎖。一個事務在給資料行加鎖之前必須先取得對應表對應的意向鎖。

意向鎖是InnoDB自動加的,不需使用者干預。對於UPDATE、DELETE 和INSERT 語句,InnoDB會自動給涉及資料集加排他鎖(X);對於普通SELECT語句,InnoDB 不會加任何鎖;事務可以通過以下語句顯式給記錄集加共享鎖或排他鎖。

Set autocommit=0;

共享鎖(S):

SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

排他鎖(X):

SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

釋放鎖:

unlock tables;

(會隱含提交事務)

當一個事務獲得一個表的共享鎖時,其他事務可以查詢該表的記錄,也可以對該記錄加共享鎖。當一個事務對錶進行更新操作時,若存在另一個事務也在該表加了共享鎖,則需要等待鎖的釋放,若另一個事務同時也對該表執行了更新操作,則會導致死鎖,另一個事務退出,當前事務完成更新操作。當一個事務獲得一個表的排他鎖時,其他事務只能對該表的記錄進行查詢,不能加共享鎖,也不能更新記錄,會出現等待。

3. InnoDB行鎖實現方式

InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現的,InnoDB 這種行鎖實現特點意味著:

(1)只有通過索引條件檢索資料,InnoDB才使用行級鎖,否則,InnoDB 將使用表鎖。

(2)由於MySQL的行鎖是針對索引加的鎖,不是針對記錄加的鎖,所以雖然是訪問不同行的記錄,但是如果是使用相同的索引鍵,是會出現鎖衝突的。

(3)當表有多個索引的時候,不同的事務可以使用不同的索引鎖定不同的行,另外,不論是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引,InnoDB 都會使用行鎖來對資料加鎖。(雖然使用的是不同的索引,但是如果記錄已經被其他session鎖定的話也是需要等待的。)

(4)即便在條件中使用了索引欄位,但是否使用索引來檢索資料是由MySQL 通過判斷不同執行計劃的代價來決定的,如果MySQL 認為全表掃描效率更高,比如對一些很小的表,它就不會使用索引,這種情況下InnoDB將使用表鎖,而不是行鎖。

4. 間隙鎖

當使用範圍條件檢索資料的時候,對於鍵值在條件範圍內但並不存在的記錄,InnoDB也會進行加鎖,這個鎖就叫“間隙鎖”。InnoDB使用間隙鎖的目的,一方面是為了防止幻讀,另一方面是為了滿足恢復和複製的需要。但是這種加鎖機制會阻塞符合條件範圍內鍵值的併發插入,造成嚴重的鎖等待,所以應該儘量避免使用範圍條件來檢索資料。

除了通過範圍條件加鎖時使用間隙鎖外,如果使用相等條件請求給一個不存在的記錄加鎖,InnoDB也會使用間隙鎖!

5. 恢復和複製的需要對InnoDB鎖機制的影響

MySQL通過BINLOG記錄執行成功的INSERT、UPDATE、DELETE等更新資料的SQL語句,並由此實現MySQL資料庫的恢復和主從複製。MySQL的恢復機制(複製其實就是在Slave Mysql不斷做基於BINLOG的恢復)有以下特點:

(1)MySQL的恢復是SQL語句級的,也就是重新執行BINLOG中的SQL語句。

(2)MySQL 的Binlog是按照事務提交的先後順序記錄的,恢復也是按這個順序進行的。

所以MySQL的恢復和複製對鎖機制的要求是:在一個事務未提交前,其他併發事務不能插入滿足其鎖定條件的任何記錄,也就是不允許出現幻讀。

另外,對於一般的select語句,MySQL使用多版本資料來實現一致性,不需要加任何鎖,然而,對於“insert into target_tab select * from source_tab where ...”和“create table new_tab ...select ... From source_tab where ...”這種SQL語句,使用者並沒有對source_tab做任何更新操作,但MySQL對這種SQL語句做了特別處理,給source_tab加了共享鎖。這是因為,不加鎖的話,如果這個SQL語句執行期間,有另一個事務對source_tab做了更新並且先進行了提交,那麼在BINLOG中,更新操作的位置會在該SQL語句之前,使用這個BINLOG進行資料庫恢復的話,恢復的結果就會與實際的應用邏輯不符,進行復制則會導致主從資料庫不一致。因為實際上應用插入target_tab或new_tab中的資料是另一個事務對source_tab更新前的資料,而BINLOG記錄的卻是先進行更新再執行select...insert...語句。如果上述語句的SELECT是範圍條件,InnoDB還會給源表加間隙鎖。所以這種SQL語句會阻塞對原表的併發更新,應儘量避免使用。

6. InnoDB使用表鎖的情況及注意事項

對於InnoDB表,在絕大部分情況下都應該使用行級鎖,但在個別特殊事務中,也可以考慮使用表級鎖,主要有以下兩種情況:

(1)事務需要更新大部分或全部資料,表又比較大,如果使用預設的行鎖,不僅這個事務執行效率低,而且可能造成其他事務長時間鎖等待和鎖衝突,這種情況下可以考慮使用表鎖來提高該事務的執行速度。

(2)事務涉及多個表,比較複雜,很可能引起死鎖,造成大量事務回滾。這種情況也可以考慮一次性鎖定事務涉及的表,從而避免死鎖、減少資料庫因事務回滾帶來的開銷。

另外,在InnoDB中使用表鎖需要注意以下兩點:

(1)使用LOCK TABLES雖然可以給InnoDB加表級鎖,但表鎖不是由InnoDB儲存引擎層管理的,而是由其上一層──MySQL Server負責的,僅當autocommit=0innodb_table_locks=1(預設設定)時,InnoDB層才能知道MySQL加的表鎖,MySQL Server也才能感知InnoDB加的行鎖,這種情況下,InnoDB才能自動識別涉及表級鎖的死鎖;否則,InnoDB 將無法自動檢測並處理這種死鎖。

(2)在用LOCK TABLES 對InnoDB 表加鎖時要注意,要將AUTOCOMMIT 設為0,否則MySQL不會給表加鎖;事務結束前,不要用UNLOCK TABLES釋放表鎖,因為UNLOCK TABLES會隱含地提交事務;COMMIT 或ROLLBACK 並不能釋放用LOCK TABLES加的表級鎖,必須用UNLOCK TABLES 釋放表鎖。

7. 關於死鎖

MyISAM表鎖是deadlock free的,這是因為MyISAM總是一次獲得所需的全部鎖,要麼全部滿足,要麼等待,因此不會出現死鎖。但在InnoDB 中,除單個SQL 組成的事務外,鎖是逐步獲得的,這就決定了在InnoDB 中發生死鎖是可能的。

發生死鎖後,InnoDB一般都能自動檢測到,並使一個事務釋放鎖並回退,另一個事務獲得鎖,繼續完成事務。但在涉及外部鎖,或涉及表鎖的情況下,InnoDB並不能完全自動檢測到死鎖,這需要通過設定鎖等待超時引數innodb_lock_wait_timeout來解決。

通常來說,死鎖都是應用設計的問題,通過調整業務流程、資料庫物件設計、事務大小,以及訪問資料庫的SQL語句,絕大部分死鎖都可以避免。下面就通過例項來介紹幾種避免死鎖的常用方法。

(1)在應用中,如果不同的程式會併發存取多個表,應儘量約定以相同的順序來訪問表,這樣可以大大降低產生死鎖的機會。

(2)在程式以批量方式處理資料的時候,如果事先對資料排序,保證每個執行緒按固定的順序來處理記錄,也可以大大降低出現死鎖的可能。

(3)在事務中,如果要更新記錄,應該直接申請足夠級別的鎖,即排他鎖,而不應先申請共享鎖,更新時再申請排他鎖,因為當用戶申請排他鎖時,其他事務可能又已經獲得了相同記錄的共享鎖,從而造成鎖衝突,甚至死鎖。

(4)在REPEATABLE-READ隔離級別下,如果兩個執行緒同時對相同條件記錄用SELECT...FOR UPDATE加排他鎖,在沒有符合該條件記錄情況下,兩個執行緒都會加鎖成功。程式發現記錄尚不存在,就試圖插入一條新記錄,如果兩個執行緒都這麼做,就會出現死鎖。這種情況下,將隔離級別改成READ COMMITTED,就可避免問題。

(5)當隔離級別為READ COMMITTED時,如果兩個執行緒都先執行SELECT...FOR UPDATE,判斷是否存在符合條件的記錄,如果沒有,就插入記錄。此時,只有一個執行緒能插入成功,另一個執行緒會出現鎖等待,當第1個執行緒提交後,第2個執行緒會因主鍵重出錯,但雖然這個執行緒出錯了,卻會獲得一個排他鎖!這時如果有第3個執行緒又來申請排他鎖,也會出現死鎖。對於這種情況,可以直接做插入操作,然後再捕獲主鍵重異常,或者在遇到主鍵重錯誤時,總是執行ROLLBACK釋放獲得的排他鎖。

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希望本文所述對大家MySQL資料庫計有所幫助。