mysql锁机制，主从复制

四、mysql锁机制

1、概述

1.定义

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。

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.锁的分类

• 从对数据操作的类型（读\写）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）：当前写操作没有完成前，他会阻断其他写锁和读锁。
• 从数据操作的粒度分
  • 表锁
  • 行锁

2、三锁

开销、加锁速度、死锁、粒度、并发性能只能具体应用的特点来说那个锁更合适。

1、表锁（偏读）

1.特点

偏向MyISAM存储引擎，开销小，加锁快；无死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率高，并发度最低。

2.案例分析

1）建表SQL

create table mylock(
	id int not null PRIMARY key auto_increment,
	name varchar(20)
)engine myisam;

insert into mylock(name) values('a');
insert into mylock(name) values('b');
insert into mylock(name) values('c');
insert into mylock(name) values('d');
insert into mylock(name) values('e');

select * from mylock;

【手动增加表锁】
lock table 表名字 read(write),表名字2 read(write),其它;
【查看表上加过的锁】
show open tables;

【释放表锁】
unlock tables;

2）加读锁

3）加写锁

3.案例结论

MyISAM在执行查询语句(SELECT) 前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行增删改操作前，会自动给涉及的表加写锁。

MySQL的表级锁有两种模式：
表共享读锁(Table Read Lock)
表独占写锁(Table Write Lock)

结论：
结合上表，所以对 MyISAM 表进行操作，会有以下情况：
1、对MyISAM表的读操作（加读锁），不会阻塞其他进程对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求。只有当读锁释放后，才会执行其它进程的写操作。
2、对MyISAM表的写操作（加写锁），会阻塞其他进程对同一表的读和写操作，只有当写锁释放后，才会执行其它进程的读写操作。

简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读；而写锁则会把读和写都堵塞。

4.表锁分析

【看看哪些表被加锁了】
mysq|>show open tables;

【如何分析表锁定】
可以通过检查table_locks_waited和 table_locks_immediate状态变量来分析系统上的表锁定:
SQL：show status like ‘table%’;

这里有两个状态变量记录MySQL内部表级锁定的情况，两个变量说明如下：

Table_locks_immediate：产 生表级锁定的次数，表示可以立即获取锁的查询次数，每立即获取锁值加1；
Table_locks_waited：出现表级锁定争用而发生等待的次数（不能立即获取锁的次数，每等待一次锁值加1），此值高则说明存在着较严重的表级锁争用情况；

此外，Myisam的读写锁调度是写优先，这也是myisam不适合做写为主表的引擎。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。

2、行锁（偏写）

1.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（TRANSACTION）；二是采用行级锁。

由于行锁支持事务，复习老知识

1）事务（Transaction）及其 ACID 属性

事务是由一组SQL 语句组成的逻辑处理单元，事务具有以下4个属性：通常简称为事务的ACID属性。

• 原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全不执行。
• 一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。 这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。
• 隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。
• 持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

2）并发事务处理带来的问题

• 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。

例如，两个程序员修改同一个java文件。每程序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前一个程序员所做的更改。

如果在一个程序员完成并提交事务之前，另一个程序员不能访问同一文件，则可避免此问题。

• 脏读（Dirty Reads）

一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做”脏读”。

一句话：事务A读取到了事务B已修改但尚未提交的的数据，还在这个数据基础上做了操作。 此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。

• 不可重复读（Non-Repeatable Reads）

一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了。这种现象就叫做“不可重复读”

一句话：事务A读取到了事务B已经提交的修改数据，不符合隔离性。

• 幻读（Phantom Reads）

一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。

一句话：事务A读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性。

多说一句：幻读和脏读有点类似，
脏读是事务B里面修改了数据,
幻读是事务B里面新增了数据。

3）事务隔离级别

“脏读”、“不可重复读”、“幻读”，其实都是数据库读一致性问题，必须有数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上 “串行化” 进行，这显然与 “并发” 是矛盾的。同时，不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的，比如许多应用对 “不可重复读” 和 “幻读” 并不敏感，可能更关心数据并发访问的能力。

常看当前数据库的事务隔离级别：show variables like ‘tx_isolation’;

2.案例分析

1）建表

create table test_innodb_lock(a int(11),b varchar(16))engine=innodb;

insert into test_innodb_lock() values(1,'b2');
insert into test_innodb_lock() values(3,'3');
insert into test_innodb_lock() values(4,'4000');
insert into test_innodb_lock() values(5,'5000');
insert into test_innodb_lock() values(6,'6000');
insert into test_innodb_lock() values(7,'7000');
insert into test_innodb_lock() values(8,'8000');
insert into test_innodb_lock() values(9,'9000');
insert into test_innodb_lock() values(1,'b1');

create index test_innodb_a_ind on test_innodb_lock(a);

create index test_innodb_b_ind on test_innodb_lock(b);

select * from test_innodb_lock;

2）行锁定基本演示

3）无索引行锁升级为表锁

4）间隙锁危害

【什么是间隙锁】
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排它锁时，InnoDB会给复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）”，nnoDB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）。

【危害】
因为Query 执行过程中通过范围的查找的话，他会锁定整个范围内所有的索引键值，即使这个键值并不存在。
间隙锁有一个比较致命的弱点，就是当锁定一个范围键值之后，即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定，而造成在锁定的时候无法插入锁定键值范围的任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的伤害。

5）面试题：常考如何锁定一行

3.案例结论

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所带来的性能损耗可能比表级锁定会要更高一些， 但是在整体并发处理能力方面要远远优于MyISAM的表级锁定的。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了。

但是，Innodb的行级锁定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。

4.行锁分析

【如何分析行锁定】
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%’;

对各个状态量的说明如下：
Innodb_row_curreent_waits：当前正在锁定的数量；
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间；
Innodb_row_lock_time_max：从系统启动到现在等待最常的一次所花的时间。
Innodb_row_lock_waits：系统启动后到现在总共等待的次数；

对于这5个状态变量，比较重要的主要是：
Innodb_row_lock_time_avg（等待平均时长），
Innodb_row_lock_waits（等待总次数）
Innodb_row_lock_time（等待总时长）这三项。

尤其是当等待次数很高，而且每次等待时长也不小的时候，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指定优化计划。

5.优化建议

• 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，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。
• 尽可能较少检索条件，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。
• 尽可能低级别事务隔离。

3、页锁（了解）

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。

五、主从复制

1、复制的基本原理

slave 会从 master 读取 binlog 来进行数据同步

三步骤 + 原理图：

MySQL复制过程分成三步：

1 master将改变记录到二进制日志(binary log)。这些记录过程叫做二进制日志事件，binary log events；

2 slave 将 master 的 binary log events 拷贝到它的中继日志(relay log) ;

3 slave重做中继日志中的事件，将改变应用到自己的数据库中。MySQL复 制是异步的且串行化的。

2、复制的基本原则

• 每个slave只有一个master。
• 每个slave只能有一个唯一的服务器ID。
• 每个master可以有多个salve。

3、复制的最大问题

延时

详细可以看我后期更新的redis学习。

4、一主一从常见配置

1.mysql 版本一致且后台以服务运行。

2.主从都配置在 [mysqld] 结点下，都是小写。

1）主机修改my.ini配置文件（我有用的Windows下的）

① **[必须]**主服务器唯一ID
server-id=1
② **[必须]**启用二进制日志
log-bin=自己本地的路径/mysqlbin
log-bin=D:/devSoft/MySQLServer5.5/data/mysqlbin
③ [可选]启用错误日志
log-err=自己本地的路径/mysqlerr
log-err=D:/devSoft/MySQLServer5.5/data/mysqlerr
④ [可选]根目录
basedir=“自己本地路径”
basedir=“D:/devSoft/MySQLServer5.5/”
⑤ [可选]临时目录
tmpdir=“自己本地路径”
tmpdir=“D:/devSoft/MySQLServer5.5/”
⑥ [可选]数据目录
datadir=“自己本地路径/Data/”
datadir=“D:/devSoft/MySQLServer5.5/Data/”
⑦ read-only=0
主机，读写都可以
⑧ [可选]设置不要复制的数据库
binlog-ignore-db=mysql
⑨ [可选]设置需要复制的数据库
binlog-do-db=需要复制的主数据库名字

2）从机修改my.cnf配置文件（我有用的Linux下的）

① [必须]从服务器唯一ID
② [可选]启用二进制日志

3.因修改过配置文件，请主机 + 从机都重启后台mysq|服务

4.主机从机都关闭防火墙

• windows手动关闭
• 关闭虚拟机linux防火墙：service iptables stop

5.在Windows主机上建立帐户并授权slave

① GRANT REPLICATION SLAVE ON*.* TO ‘zhangsan’@‘从机数据库IP’ IDENTIFIED BY ‘123456’;

② flush privileges;

③查询master的状态
show master status;

记录下File和Position的值

④执行完此步骤后不要再操作主服务器MySQL，防止主服务器状态值变化

6.在Linux从机比配置需要复制的主机

① CHANGE MASTER TO MASTER_HOST=‘主机’，MASTER_USER=‘zhangsan’,MASTER_PASSWORD=‘123456’,MASTER_LOG_FILE=‘File名字’，MASTER_LOG_POS=Position数字;

② 启动从服务器复制功能
start slave;

③show slave status\G
下面两个参数都是Yes，则说明主从配置成功！
Salve_IO_Running：Yes
Salve_SQL_Running：Yes

7.主机新建库、新建表、insert记录， 从机复制

8.如何停止从服务复制功能
stop slave;

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