MySQL锁机制

Posted 2021-05-20 EileenChang

文章目录

• 概述
• 1 锁的粒度
• 2 锁的实现
• • 2.1 MyISAM锁的实现
  • • 2.1.1 MySQL表锁
    • 2.1.2 MyISAM加锁方式
    • 2.1.3 写阻塞读
    • 2.1.4 读阻塞写
  • 2.2 InnoDB锁的实现
  • • 2.2.1 InnoDB行锁
    • 2.2.2 行锁加锁方式
    • 2.2.3 行锁实现方式
    • 2.2.4 意向锁
    • 2.2.5 间隙锁(Gap Locks)
    • 2.2.6 临键锁(Next-Key Locks)
    • 2.2.7 自增锁(AUTO-INC Locks)
• 3 死锁
• • 3.1 MyISAM死锁
  • 3.2 InnoDB死锁
• 4 锁监控
• • 4.1 表锁监控
  • 4.2 行锁监控
• 5 锁优化

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概述

  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。在应用程序中，数据是多个用户共享的资源。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。在mysql中，锁和存储引擎是强相关的，不同的存储引擎有不同的锁机制。

1 锁的粒度

  从锁的粒度来说，mysql的锁分为行锁、页面锁和表锁。不同的存储引擎支持不同粒度的锁。

• 表锁：开销小，加锁快，不会产生死锁；但是锁粒度大，发生锁冲突的概率高，并发度低。
• 行锁：开销大，加锁慢，会产生死锁；优点是锁粒度小，发生冲突的概率低，并发度高。
• 页面锁：开销和加锁时间介于表锁和行锁之间，也会产生死锁；锁的粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般。

  InnoDB存储引擎既支持行锁，也支持表锁，它默认情况下是使用行锁。MyISAM和MEMORY存储引擎使用的是表锁。BDB存储引擎默认使用页面锁，同时也支持表锁。

2 锁的实现

2.1 MyISAM锁的实现

2.1.1 MySQL表锁

  MySQL的表级锁有两种模式：表共享读锁(Table Read Lock)和表独占写锁(Table Write Lock)。对MyISAM表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；对 MyISAM表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；MyISAM表的读操作与写操作之间，以及写操作之间是串行的！
  默认情况下，写锁比读锁具有更高的优先级。当一个锁释放时，这个锁会优先分配给写锁等待队列中的请求，然后再分配给读锁等待队列中的请求。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。同时，一些慢查询会导致写操作阻塞，应用中应尽量避免出现慢查询操作。

2.1.2 MyISAM加锁方式

• 自动加锁：MyISAM在执行查询语句前，会自动给涉及的表加共享读锁，在执行更新操作前，会自动给涉及的表加独占写锁，这个过程并不需要用户干预。
• 显式加锁，除了自动加锁以外，用户还可以直接用LOCK TABLE命令给MyISAM 表显式加锁。

2.1.3 写阻塞读

Session A	Session B
对表student加独占写锁： lock table student write;
Session A对student表的读写操作均可执行： select * from student; update student set name = ‘John’ where id = 1;	Sesson B对student表的读操作被阻塞： select * from student;
Session A释放锁： unlock tables;	Session B被阻塞的查询可以继续执行并返回结果

2.1.4 读阻塞写

Session A	Session B
对student表加共享读锁： lock table student read;
Session A可以读取student表： select * from student;	Session B可以读取student表： select * from student;
Session A不能查询没有锁定的表： select * from person; 报错：Table ‘person’ was not locked with LOCK TABLES	Session B可以查询或者更新未锁定的表 select * from person; insert into person values(1, ‘Tom’);
Session A不能插入或者更新student表： insert into student values(6, ‘Sunny’); 报错：Table ‘student’ was locked with a READ lock and can’t be updated	Session B插入student表会阻塞： insert into student values(6, ‘Kaly’);

2.2 InnoDB锁的实现

2.2.1 InnoDB行锁

• 共享锁(S)：又称读锁，允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。
• 排他锁(X)：又称写锁,允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同的数据集共享锁和排他锁。若事务T对数据对象A加上X锁，事务T可以读A也可以修改A，其他事务不能再对A加任何锁，直到T释放A上的锁。

2.2.2 行锁加锁方式

• 对于更新语句，InnoDB引会自动给涉及到的数据加上排他锁。
• select语句默认不会加任何锁类型。
• 如果查询语句要加共享锁，可以使用select … lock in share mode语句，其他事务仍然可以查询记录(普通的select语句)，并也可以对该记录加共享锁。但是如果当前事务需要对该记录进行更新操作，则很有可能造成死锁。共享锁可以确保当前事务查到的数据是最新的数据，并且不允许其他事务来修改数据。但是自己不一定能够修改数据，因为有可能其他的事务也对这些数据加了S锁。
• 如果查询语句要加排他锁，可以使用select … for update语句，加共享锁可以使用select … lock in share mode语句。其他事务可以查询该记录(普通的select语句)，但是不能对该记录加共享锁或排他锁，而是等待释放锁。排他锁确保当前事务查到的数据是最新数据，并且查到后的数据只允许自己来修改。

2.2.3 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，这一点MySQL与Oracle不同，后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。InnoDB 这种行锁实现特点意味着，只有通过索引条件检索数据，InnoDB 才使用行级锁，否则将退化为表锁。
• 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。
• 只有执行计划真正使用了索引，才能使用行锁。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。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查SQL的执行计划，以确认是否真正使用了索引。
• 由于MySQL的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以即使多个事务访问不同行的记录，但是如果是使用相同的索引键，还是会出现锁冲突的。

2.2.4 意向锁

  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(Intention Locks)，这两种意向锁都是表锁：

• 意向共享锁(IS)：事务打算给数据行加行共享锁，事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。
• 意向排他锁(IX)：事务打算给数据行加行排他锁，事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。

2.2.5 间隙锁(Gap Locks)

  间隙锁是指在某个索引项的两个索引值之间的数据集(where条件为between and)加的锁，或者是对某个索引值之前的数据集(where条件为<)或某个索引值之后的数据集(where条件为>)加的锁。比如，SELECT c1 FROM t WHERE c1 BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE，将会阻止其他事务将数据插入到c1列的10到20的范围内。

2.2.6 临键锁(Next-Key Locks)

  临键锁是行锁(Record Locks)以及“where条件为<”的间隙锁的结合。

2.2.7 自增锁(AUTO-INC Locks)

  自增锁是一种特殊的表锁，当一个事务使用自增属性插入表数据时，会使用自增锁。

3 死锁

3.1 MyISAM死锁

  在自动加锁的情况下，MyISAM总是一次获得SQL语句所需要的全部锁，所以MyISAM不会出现死锁。

3.2 InnoDB死锁

  避免死锁：

• 为了在单个InnoDB表上执行多个并发写入操作时避免死锁，可以在事务开始时一次性获取所有需要修改的记录的锁。
• 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，因为这时候当用户再申请排他锁时，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。
• 如果事务需要修改或锁定多个表，则应在每个事务中以相同的顺序使用加锁语句。 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。
    如果出现死锁，可以用 SHOW INNODB STATUS 命令来确定最后一个死锁产生的原因。返回结果中包括死锁相关事务的详细信息，如引发死锁的 SQL 语句，事务已经获得的锁，正在等待什么锁，以及被回滚的事务等。据此可以分析死锁产生的原因和改进措施。

4 锁监控

4.1 表锁监控

  MyISAM或InnoDB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争夺，如果Table_locks_waited值很大，意味着存在比较严重的表锁争用情况。

mysql> show status like '%table_locks%';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 100   |
| Table_locks_waited    | 0     |
+-----------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

4.2 行锁监控

  InnoDB可以通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况，如果InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比较高，说明行锁争用激烈。

mysql> show status like '%innodb_row_lock%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0     |
| Innodb_row_lock_time          | 0     |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 0     |
| Innodb_row_lock_time_max      | 0     |
| Innodb_row_lock_waits         | 0     |
+-------------------------------+-------+

5 锁优化

• 尽量使用较低的隔离级别。
• 精心设计索引，并尽量使用索引访问数据，使加锁更精确，从而减少锁冲突的机会。
• 选择合理的事务大小，小事务发生锁冲突的几率也更小。
• 给记录集显式加锁时，最好一次性请求足够级别的锁。比如要修改数据的话，最好直接申请排他锁，而不是先申请共享锁，修改时再请求排他锁，这样容易产生死锁。
• 不同的程序访问一组表时，应尽量约定以相同的顺序访问各表，对一个表而言，尽可能以固定的顺序存取表中的行，这样可以大大减少死锁的机会。
• 尽量用相等条件访问数据，这样可以避免间隙锁对并发插入的影响。
• 不要申请超过实际需要的锁级别。
• 除非必须，查询时不要显示加锁， MySQL的MVCC了实现普通查询不用加锁。