《MySQL45讲》笔记—锁

数据库锁设计初衷是处理并发问题,作为多用户共享的资源,当出现并发访问的时候,数据库需要合理地控制资源的访问规则,而锁就是用来实现这些访问规则的重要数据结构

  • 根据加锁的范围,MySQL里面的锁大致可以分为全局锁、表级锁和行锁三类。

全局锁

MySQL提供了一个加全局读锁的方法,命令是Flush tables with read lock (FTWRL),当你需要让整个库处于只读状态的时候,可以使用这个命令,之后其他线程的以下语句会被阻塞:数据更新语句(数据的增删改)、数据定义语句(包括建表、修改表结构等)和更新类事务的提交语句。

使用场景

全库逻辑备份,也就是把整个库每个表都select出来存成文本。一致性读是好,但前提是引擎要支持这个隔离级别。比如,对于MyISAM这种不支持事务的引擎,如果备份过程中有更新,总是只能取到最新的数据,那么就破坏了备份的一致性。这时,我们就需要使用FTWRL命令了。

也就是说,如果有的表使用了不支持事务的引擎,那么备份就只能通过FTERL方法;如果所有表使用事务引擎的话,可以使用一个官方自带的逻辑备份工具mysqldump,使用参数-single-transaction,导数据之前就会启动一个事务,来确保拿到一致性视图,由于MVCC支持,这个过程中的数据是可以正常更新的。

表级锁

表锁

表锁的语法是lock tables …read/write,也可以使用unlock tables主动释放锁,也可以在客户端断开的时候自动释放。lock tables语法除了会限制别的线程读写之外,也限定了本线程接下来的操作对象。在还没有出现更细粒度的锁的时候,表锁是最常用的处理并发的方式。而对于InnoDB这种支持行锁的引擎,一般不使用lock tables命令来控制并发,毕竟锁住整个表的影响面还是太大。

元数据锁

不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上。MySQL 5.5版本中引入了MDL,当对一个表做增删改查操作的时候,加MDL读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加MDL写锁,可以保证读写的正确性。

  • 读锁之间不互斥,所以可以有多个线程同时对一张表进行增删改查。
  • 读写锁之间、写锁之间是互斥的,用来保证变更结构表操作的安全性。因此,如果有两个线程要同时给一个表加字段,其中一个要等另一个执行完才能开始执行。

事务中的MDL锁,在语句执行开始的时候申请,但是语句结束之后并不会马上释放,而是会等到整个事务提交之后再去释放。

如何安全的给小表加字段
  • 首先要解决长事务,事务不提交,就会一直站着MDL锁。在MySQL的information_schema库的innodb_trx表中,你可以查到当前执行中的事务,如果你要做DDL变更的表刚好有长事务在执行,要考虑先暂停DDL,或者kill掉这个长事务。

但考虑一下这个场景。如果你要变更的表是一个热点表,虽然数据量不大,但是上面的请求很频繁,而你不得不加个字段,你该怎么做呢?
这时候kill可能未必管用,因为新的请求马上就来了。比较理想的机制是,在alter table语句里面设定等待时间,如果在这个指定的等待时间里面能够拿到MDL写锁最好,拿不到也不要阻塞后面的业务语句,先放弃。之后开发人员或者DBA再通过重试命令重复这个过程。

MariaDB已经合并了AliSQL的这个功能,所以这两个开源分支目前都支持DDL NOWAIT/WAITn这个语法。

行锁

MySQL的行锁是在引擎层由各个引擎自己实现的。但并不是所有的引擎都支持行锁,比如MyISAM引擎就不支持行锁。不支持行锁意味着并发控制只能使用表锁,对于这种引擎的表,同一张表上任何时刻只能有一个更新在执行,这就会影响到业务并发度。InnoDB是支持行锁的,这也是MyISAM被InnoDB替代的重要原因之一。

两阶段锁

在InnoDB事务中,行锁是在需要的时候才加上的,但是并不是不需要了就立刻释放,而是要等到事务结束的时候才释放,这个就是两阶段锁协议。
所以,如果事务中需要锁多个行,要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。

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死锁和死锁检测

不同线程出现循环资源以来,涉及的线程都在等待别的线程释放资源。然后无限等待。

策略

  • 一种策略是,直接进入等待,直到超时。这个超时时间可以通过参数innodb_lock_wait_timeout来设置,默认是50
  • 另一种策略是,发起死锁检测,发现死锁后,主动回滚死锁链条中的某一个事务,让其他事务得以继续执行。将参数innodb_deadlock_detect设置为on,表示开启这个逻辑.默认是on。也就是说,在发生死锁的时候,可以快速发现并且进行处理,但是这样也是有额外负担的,每当一个事务被锁的时候,就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住,如此循环,最后按段是否出现了循环等待,最后判断是否出现了循环等待,也就是死锁。

每个新来的被堵住的线程,都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁,这是一个时间复杂度是O(n)的操作。假设有1000个并发线程要同时更新同一行,那么死锁检测操作就是100万这个量级的。虽然最终检测的结果是没有死锁,但是这期间要消耗大量的CPU资源。因此,你就会看到CPU利用率很高,但是每秒却执行不了几个事务。

如何解决由这种热点行更新导致的性能问题呢?

  • 确保业务不会出现死锁
  • 考虑在中间件实现:对于相同行的更新,在进入引擎之前排队,这样在存储引擎内部就不会由大量死锁检测工作了。
  • 将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。以影院账户为例,可以考虑放在多条记录上,比如10个记录,影院的账户总额等于这10个记录的值的总和。这样每次要给影院账户加金额的时候,随机选其中一条记录来加。这样每次冲突概率变成原来的1/10,可以减少锁等待个数,也就减少了死锁检测的CPU消耗。

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