封锁和锁理论

产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性,解决方法是通过并发控制来保证隔离性。

  1. 并发控制可以通过封锁来实现,但是封锁操作需要用户自己控制,相当复杂。
  2. 数据库管理系统提供了事务的隔离级别,让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题(通过设置隔离级别)

封锁

封锁粒度

MySQL 中提供了两种封锁粒度:行级锁以及表级锁

  1. 应该尽量只锁定需要修改的那部分数据,而不是所有的资源。锁定的数据量越少,发生锁争用的可能就越小,系统的并发程度就越高。
  2. 但是加锁需要消耗资源,锁的各种操作(包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态)都会增加系统开销。因此封锁粒度越小,系统开销就越大。

在选择封锁粒度时,需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡

封锁类型

  1. 读写锁
  2. 意向锁

封锁协议

三级封锁协议

  1. 一级封锁协议
    事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁,直到 T 结束才释放锁。
    可以解决丢失修改问题,因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改,那么事务的修改就不会被覆盖
  2. 二级封锁协议
    在一级的基础上,要求读取数据 A 时必须加 S 锁,读取完马上释放 S 锁。
    可以解决读脏数据问题,因为如果一个事务在对数据 A 进行修改,根据 1 级封锁协议,会加 X 锁,那么就不能再加 S锁了,也就是不会读入数据。
  3. 三级封锁协议
    在二级的基础上,要求读取数据 A 时必须加 S 锁,直到事务结束了才能释放 S 锁。
    可以解决不可重复读的问题,因为读 A 时,其它事务不能对 A 加 X 锁,从而避免了在读的期间数据发生改变

两段锁协议

加锁和解锁分为两个阶段进行。

可串行化调度是指,通过并发控制,使得并发执行的事务结果与某个串行执行的事务结果相同。
事务遵循两段锁协议是保证可串行化调度的充分条件。

MySQL 隐式与显示锁定
MySQL 的 InnoDB 存储引擎采用两段锁协议,会根据隔离级别在需要的时候自动加锁,并且所有的锁都是在同一时
刻被释放,这被称为隐式锁定。
InnoDB 也可以使用特定的语句进行显示锁定:

SELECT ... LOCK In SHARE MODE;
SELECT ... FOR UPDATE;

锁的分类

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,锁的分类:

一:从对数据操作的 类型 分类:读、写

  • 读锁(共享锁,X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–共享屏幕
  • 写锁(排它锁,S锁):当前写操作没有完成前,它会阻断其他写锁和读锁

规定

一个事务对数据对象 A 加了 X 锁,就可以对 A 进行读取和更新。加锁期间其它事务不能对 A 加任何锁。
一个事务对数据对象 A 加了 S 锁,可以对 A 进行读取操作,但是不能进行更新操作。加锁期间其它事务能对 A加 S 锁,但是不能加 X 锁。 (读上加读)
锁的兼容关系如下:

-	X	S
X	x	x
S	x	√

二: 从对数据操作的 粒度 分类:表锁,行锁,页锁

  • 表锁(偏读) :(把整张表锁了)偏向MyISAM存储引擎,开销小,枷锁快;无死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低
  • 行锁(偏写) :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
  • 页锁(两者之间):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

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。

三:使用意向锁(Intention Locks)可以更容易地支持多粒度封锁

在存在行级锁和表级锁的情况下,事务 T 想要对表 A 加 X 锁,就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任意一行加了锁,那么就需要对表 A 的每一行都检测一次,这是非常耗时的。

意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS
IX/IS 都是表锁,用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S锁。

有以下两个规定:

  • 一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前,必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁;
  • 一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前,必须先获得表的 IX 锁。

通过引入意向锁,事务 T 想要对表 A 加 X 锁,只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁,如果加了就表示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁,因此事务 T 加 X 锁失败。

各种锁的兼容关系:

  • 任意 IS/IX 锁之间都是兼容的,因为它们只是表示想要对表加锁,而不是真正加锁;
  • S 锁只与 S 锁和 IS 锁兼容,也就是说事务 T 想要对数据行加 S 锁,其它事务可以已经获得对表或者表中的行的S 锁

表锁

1. 读锁:session1 给mylock表加 读锁

两个session都能读它
session1 自己写mylock失败;读其他表失败(需要先把当前加锁的帐结了,才能读其他表)
session2;写mylock表 阻塞:session1解锁后,s2的update写语句继续执行;可以读其他表

2. 写锁:session1 给mylock表加 写锁

自己独占
别人的读写都被阻塞,等待锁释放
读锁会阻塞写,但是不会堵塞读。而写锁则会把读和写都堵塞(阻塞是指别人)

简而言之,就是读锁会阻塞写,但是不会堵塞读。而写锁则会把读和写都堵塞,

在这里插入图片描述

手动增加表锁/* 给mylock表加读锁(共享锁),给book表加写锁(排它锁)*/
lock table mylock read,book write;

查看表锁的情况 show open tables; 0安全,1加锁
释放锁 unlock tables;

模拟

开两个session,模拟场景

1.对mylock表加读锁(在session1加),两个session都能读
在这里插入图片描述
在session1尝试进行写操作(update):update失败
在这里插入图片描述
在session2中,读book表(book表没有加锁)
在这里插入图片描述
但session1也无法读取其他锁
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session2进行写操作:session2在执行update mylock表的操作后在阻塞
在这里插入图片描述

2.写锁 -----------------
在这里插入图片描述
在session1 执行 lock table mylock write;
在这里插入图片描述
session1给mylock表加锁之后,session1 的mylock表能读能写;但是session1仍然不能读其它的表。
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session2 能读其它的表
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session2对mylock表的查询,结果是阻塞。
在这里插入图片描述

分析表锁定

看哪些表被锁了:show open tables;
在这里插入图片描述

myisam的读写锁调度是写优先,myisam不适合做写为主表的引擎。写锁后,其它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。

行锁

行锁支持事务

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 比表记锁定 高一些,但在整体上并发处理能力 要远远优于MyISAM的表级锁定

模拟

建两个索引
要演示,先把auto commit关了
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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两个session都把auto commit关了后:如果两个session update同一行,会造成阻塞
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两个sessionupdate不同的行,不会有冲突
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索引失效 行锁变表锁

在这里插入图片描述

间隙锁

session1使用了范围条件检索数据,比如id范围在3到10,那么即便id为6的数据不存在,它这不存在的一行也会被锁。如果另一个session想要插入id为6的数据的时候,就会阻塞。

前提a的值并不是自增的,1,3,4,5,6,7,8,9
在这里插入图片描述
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如何锁定一行

锁定一行的三步:
begin;
select * from test_innodb_lock where a=8  for update;
这时候其实已经锁定了某一行
commit;  提交后就解锁了

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如何分析行锁定

检查InnoDB_row_lock 状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况
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优化建议
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