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MySQL大致可归纳为以下3种锁:
InnoDB支持表、行(默认)级锁,而MyISAM支持表级锁
在使用MyIsam时,我们只可以使用表级锁,而MySQL的表级锁有两种模式:
表共享锁(Table Read Lock)和表独占写锁(Table Write Lock),他们在工作时表现如下:
当一个线程获得对一个表的写锁后,只有持有锁的线程可以对表进行更新操作。其他线程的读、写操作都会等待,直到锁被释放为止。
MyISAM在执行查询语句(SELECT)前,会自动给涉及的所有表加读锁,在执行更新操作(UPDATE、DELETE、INSERT等)前,会自动给涉及的表加写锁,这个过程并不需要用户干预,因此用户一般不需要直接用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。
给MyISAM表显式加锁,一般是为了一定程度模拟事务操作,实现对某一时间点多个表的一致性读取。例如,有一个订单表orders,其中记录有订单的总金额total,同时还有一个订单明细表order_detail,其中记录有订单每一产品的金额小计subtotal,假设我们需要检查这两个表的金额合计是否相等,可能就需要执行如下两条SQL:
- SELECT SUM(total) FROM orders;
- SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;
这时,如果不先给这两个表加锁,就可能产生错误的结果,因为第一条语句执行过程中,order_detail表可能已经发生了改变。因此,正确的方法应该是:
- LOCK tables orders read local,order_detail read local;
- SELECT SUM(total) FROM orders;
- SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;
- Unlock tables;
要特别说明以下两点内容。
一个session使用LOCK TABLE 命令给表film_text加了读锁,这个session可以查询锁定表中的记录,但更新或访问其他表都会提示错误;同时,另外一个session可以查询表中的记录,但更新就会出现锁等待。
当使用LOCK TABLE时,不仅需要一次锁定用到的所有表,而且,同一个表在SQL语句中出现多少次,就要通过与SQL语句中相同的别名锁多少次,否则也会出错!
在一定条件下,MyISAM也支持查询和操作的并发进行。
MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。
可以利用MyISAM存储引擎的并发插入特性,来解决应用中对同一表查询和插入锁争用。例如,将concurrent_insert系统变量为2,总是允许并发插入;同时,通过定期在系统空闲时段执行OPTIONMIZE TABLE语句来整理空间碎片,收集因删除记录而产生的中间空洞。
前面讲过,MyISAM存储引擎的读和写锁是互斥,读操作是串行的。那么,一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,MySQL如何处理呢?答案是写进程先获得锁。不仅如此,即使读进程先请求先到锁等待队列,写请求后到,写锁也会插到读请求之前!这是因为MySQL认为写请求一般比读请求重要。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。这种情况有时可能会变得非常糟糕!幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为。
虽然上面3种方法都是要么更新优先,要么查询优先的方法,但还是可以用其来解决查询相对重要的应用(如用户登录系统)中,读锁等待严重的问题。
另外,MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突,即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值,当一个表的读锁达到这个值后,MySQL变暂时将写请求的优先级降低,给读进程一定获得锁的机会。
上面已经讨论了写优先调度机制和解决办法。这里还要强调一点:一些需要长时间运行的查询操作,也会使写进程“饿死”!因此,应用中应尽量避免出现长时间运行的查询操作,不要总想用一条SELECT语句来解决问题。因为这种看似巧妙的SQL语句,往往比较复杂,执行时间较长,在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”,使每一步查询都能在较短时间完成,从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免,应尽量安排在数据库空闲时段执行,比如一些定期统计可以安排在夜间执行。
InnoDB与MyISAM的最大不同有两点:一是支持事务(TRANSACTION);二是采用了行级锁。
行级锁和表级锁本来就有许多不同之处,另外,事务的引入也带来了一些新问题。
事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有4属性,通常称为事务的ACID属性。
相对于串行处理来说,并发事务处理能大大增加数据库资源的利用率,提高数据库系统的事务吞吐量,从而可以支持可以支持更多的用户。但并发事务处理也会带来一些问题,主要包括以下几种情况。
幻读和不可重复读都是在同一个事务中多次读取了其他事务已经提交的事务的数据导致每次读取的数据不一致,所不同的是不可重复读读取的是同一条数据,而幻读针对的是一批数据整体的统计(比如数据的个数)
以MYSQL数据库来分析四种隔离级别
1.第一种隔离级别:Read uncommitted(读未提交)
如果一个事务已经开始写数据,则另外一个事务不允许同时进行写操作,但允许其他事务读此行数据,该隔离级别可以通过“排他写锁”,但是不排斥读线程实现。这样就避免了更新丢失,却可能出现脏读,也就是说事务B读取到了事务A未提交的数据
解决了更新丢失,但还是可能会出现脏读
2.第二种隔离级别:Read committed(读提交)
如果是一个读事务(线程),则允许其他事务读写,如果是写事务将会禁止其他事务访问该行数据,该隔离级别避免了脏读,但是可能出现不可重复读。事务A事先读取了数据,事务B紧接着更新了数据,并提交了事务,而事务A再次读取该数据时,数据已经发生了改变。
解决了更新丢失和脏读问题,但可能会出现不可重复的
3.第三种隔离级别:Repeatable read(可重复读取)
可重复读取是指在一个事务内,多次读同一个数据,在这个事务还没结束时,其他事务不能访问该数据(包括了读写),这样就可以在同一个事务内两次读到的数据是一样的,因此称为是可重复读隔离级别,读取数据的事务将会禁止写事务(但允许读事务),写事务则禁止任何其他事务(包括了读写),这样避免了不可重复读和脏读,但是有时可能会出现幻读。(读取数据的事务)可以通过“共享读镜”和“排他写锁”实现。
解决了更新丢失、脏读、不可重复读、但是还会出现幻读
4.第四种隔离级别:Serializable(可序化)
提供严格的事务隔离,它要求事务序列化执行,事务只能一个接着一个地执行,但不能并发执行,如果仅仅通过“行级锁”是无法实现序列化的,必须通过其他机制保证新插入的数据不会被执行查询操作的事务访问到。序列化是最高的事务隔离级别,同时代价也是最高的,性能很低,一般很少使用,在该级别下,事务顺序执行,不仅可以避免脏读、不可重复读,还避免了幻读
解决了更新丢失、脏读、不可重复读、幻读(虚读)
InnoDB实现了以下两种类型的行锁。
另外,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。
InnoDB行锁模式兼容性列表
当前锁模式/是否兼容/请求锁模式 | X | IX | S | IS |
X | 冲突 | 冲突 | 冲突 | 冲突 |
IX | 冲突 | 兼容 | 冲突 | 兼容 |
S | 冲突 | 冲突 | 兼容 | 兼容 |
IS | 冲突 | 兼容 | 兼容 | 兼容 |
如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容,InnoDB就请求的锁授予该事务;反之,如果两者不兼容,该事务就要等待锁释放。
意向锁是InnoDB自动加的,不需用户干预。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句,InnoDB会自动给涉及的数据集加排他锁(X);对于普通SELECT语句,InnoDB会自动给涉及数据集加共享锁(S);事务可以通过以下语句显式给记录集加共享锁或排锁。
共享锁(S):SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
用SELECT .. IN SHARE MODE获得共享锁,主要用在需要数据依存关系时确认某行记录是否存在,并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作,则很有可能造成死锁,对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用,应该使用SELECT ... FOR UPDATE方式获取排他锁。
InnoDB行锁是通过索引上的索引项来实现的,这一点MySQL与Oracle不同,后者是通过在数据中对相应数据行加锁来实现的。InnoDB这种行锁实现特点意味者:只有通过索引条件检索数据,InnoDB才会使用行级锁,否则,InnoDB将使用表锁(如果是RR / Serializable 级别,将在主键上使用Next-Key Locks(行锁+间隙锁)来实现锁表的操作)
在实际应用中,要特别注意InnoDB行锁的这一特性,不然的话,可能导致大量的锁冲突,从而影响并发性能。
另外,在InnoDB事务中,行锁是在需要的时候才加上的,但并不是不需要了就立刻释放,而是要等到事务结束时才释放。这个就是两阶段锁协议。
因此,如果你的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。
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB(可重复读、串行化级别下才有效)会给符合条件的已有数据的索引项加锁;对于键值在条件范围内但并不存在的记录,叫做“间隙(GAP)”,InnoDB也会对这个“间隙”加锁,这种锁机制就是所谓的间隙锁它通常是一个开区间(xx, xx)。
举例来说,假如emp表中只有101条记录,其empid的值分别是1,2,...,100,101,下面的SQL:
SELECT * FROM emp WHERE empid > 100 FOR UPDATE
是一个范围条件的检索,InnoDB不仅会对符合条件的empid值为101的记录加锁,也会对empid大于101(这些记录并不存在)的“间隙”加锁。
InnoDB使用间隙锁的目的,一方面是为了防止幻读,以满足相关隔离级别的要求,对于上面的例子,要是不使用间隙锁,如果其他事务插入了empid大于100的任何记录,那么本事务如果再次执行上述语句,就会发生幻读;另一方面,是为了满足其恢复和复制的需要。有关其恢复和复制对机制的影响,以及不同隔离级别下InnoDB使用间隙锁的情况。
很显然,在使用范围条件检索并锁定记录时,InnoDB这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入,这往往会造成严重的锁等待。因此,在实际开发中,尤其是并发插入比较多的应用,我们要尽量优化业务逻辑,尽量使用相等条件来访问更新数据,避免使用范围条件。
其次,间隙锁的存在可能会导致死锁,如下:
假设id是主键。表中有id=5,10的记录,没有id=9的记录。
session A 执行select … for update语句,由于id=9这一行并不存在,因此会加上间隙锁(5,10); (PS:加锁的基本单位是 next-key lock,现在由于id=9的记录不存在,因此next-key lock退化为间隙锁)
session B 执行select … for update语句,同样会加上间隙锁(5,10),间隙锁之间不会冲突,因此这个语句可以执行成功;
session B 试图插入一行(9,9,9),被session A的间隙锁挡住了,只好进入等待;
session A试图插入一行(9,9,9),被session B的间隙锁挡住了。
注意:不同session下的间隙锁之间不会冲突(间隙锁不互锁),跟间隙锁存在冲突关系的,是“往这个间隙中插入一个记录”这个操作
next-key lock是InnoDB加锁的基本单位,它是一个前开后闭的区间,即行锁+间隙锁
两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”:
对于InnoDB表,在绝大部分情况下都应该使用行级锁,因为事务和行锁往往是我们之所以选择InnoDB表的理由。但在个别特殊事务中,也可以考虑使用表级锁。
当然,应用中这两种事务不能太多,否则,就应该考虑使用MyISAM表。
在InnoDB下 ,使用表锁要注意以下两点。
(1)使用LOCK TALBES虽然可以给InnoDB加表级锁,但必须说明的是,表锁不是由InnoDB存储引擎层管理的,而是由其上一层MySQL Server负责的,仅当autocommit=0、innodb_table_lock=1(默认设置)时,InnoDB层才能知道MySQL加的表锁,MySQL Server才能感知InnoDB加的行锁,这种情况下,InnoDB才能自动识别涉及表级锁的死锁;否则,InnoDB将无法自动检测并处理这种死锁。
(2)在用LOCAK TABLES对InnoDB锁时要注意,要将AUTOCOMMIT设为0,否则MySQL不会给表加锁;事务结束前,不要用UNLOCAK TABLES释放表锁,因为UNLOCK TABLES会隐含地提交事务;而COMMIT或ROLLBACK并不能释放用LOCAK TABLES加的表级锁,所以一般我们必须先提交事务后,再用UNLOCK TABLES释放表锁,正确的方式见如下语句。
- SET AUTOCOMMIT=0;
- LOCAK TABLES t1 WRITE, t2 READ, ...;
- [do something with tables t1 and here];
- COMMIT;
- UNLOCK TABLES;
MyISAM表锁是deadlock free的,这是因为MyISAM总是一次性获得所需的全部锁,要么全部满足,要么等待,因此不会出现死锁。但是在InnoDB中,除单个SQL组成的事务外,锁是逐步获得的,这就决定了InnoDB发生死锁是可能的。
发生死锁后,InnoDB一般都能自动检测到,并使一个事务释放锁并退回,另一个事务获得锁,继续完成事务。有以下两种处理方式
但在涉及外部锁,或涉及锁的情况下,InnoDB并不能完全自动检测到死锁,这需要通过设置锁等待超时参数innodb_lock_wait_timeout来解决。需要说明的是,这个参数并不是只用来解决死锁问题,在并发访问比较高的情况下,如果大量事务因无法立即获取所需的锁而挂起,会占用大量计算机资源,造成严重性能问题,甚至拖垮数据库。我们通过设置合适的锁等待超时阈值,可以避免这种情况发生。
通常来说,死锁都是应用设计的问题,通过调整业务流程、数据库对象设计、事务大小、以及访问数据库的SQL语句,绝大部分都可以避免。下面就通过实例来介绍几种死锁的常用方法。
(1)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为访问表,这样可以大大降低产生死锁的机会。如果两个session访问两个表的顺序不同,发生死锁的机会就非常高!但如果以相同的顺序来访问,死锁就可能避免。
(2)在程序以批量方式处理数据的时候,如果事先对数据排序,保证每个线程按固定的顺序来处理记录,也可以大大降低死锁的可能。
(3)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,而不应该先申请共享锁,更新时再申请排他锁,甚至死锁。
(4)在REPEATEABLE-READ隔离级别下,如果两个线程同时对相同条件记录用SELECT...FOR UPDATE加排他锁,在没有符合该记录情况下,两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在,就试图插入一条新记录,如果两个线程都这么做,就会出现死锁。这种情况下,将隔离级别改成READ COMMITTED,就可以避免问题。
(5)当隔离级别为READ COMMITED时,如果两个线程都先执行SELECT...FOR UPDATE,判断是否存在符合条件的记录,如果没有,就插入记录。此时,只有一个线程能插入成功,另一个线程会出现锁等待,当第1个线程提交后,第2个线程会因主键重出错,但虽然这个线程出错了,却会获得一个排他锁!这时如果有第3个线程又来申请排他锁,也会出现死锁。对于这种情况,可以直接做插入操作,然后再捕获主键重异常,或者在遇到主键重错误时,总是执行ROLLBACK释放获得的排他锁。
尽管通过上面的设计和优化等措施,可以大减少死锁,但死锁很难完全避免。因此,在程序设计中总是捕获并处理死锁异常是一个很好的编程习惯。
如果出现死锁,可以用SHOW ENGINE INNODB STATUS命令来确定最后一个死锁产生的原因和改进措施。
- CREATE TABLE `t` (
- `id` int(11) NOT NULL,
- `c` int(11) DEFAULT NULL,
- `d` int(11) DEFAULT NULL,
- PRIMARY KEY (`id`),
- KEY `c` (`c`)
- ) ENGINE=InnoDB;
-
- insert into t values(0,0,0),(5,5,5),
- (10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);
执行以下语句:select * from t where d=5 for update,触发了什么锁?
可重复读隔离级别下:由于d没有索引,因此实际上是加入表锁,InnoDB的表锁形式为next-key lock(主键行锁+间隙锁),即会给数据库中的记录都加上行锁,还同时加上n+个间隙锁(n为已有记录数)。确保无法再插入新的记录。在一行行扫描的过程中,不仅将给行加上了行锁,还给行两边的空隙也加上间隙锁。间隙锁和行锁合称next-key lock,每个next-key lock是前开后闭区间。我们的表t初始化以后,如果用select * from t for update要把整个表所有记录锁起来,就形成了7个next-key lock,分别是 (-∞,0]、(0,5]、(5,10]、(10,15]、(15,20]、(20, 25]、(25, +supremum]。
读已提交下:语句执行完后,只有符合d=5的行会有行锁
更多示例,请参考:【原创】惊!史上最全的select加锁分析(Mysql) - 孤独烟 - 博客园
对于MyISAM的表锁,主要有以下几点
(1)共享读锁(S)之间是兼容的,但共享读锁(S)和排他写锁(X)之间,以及排他写锁之间(X)是互斥的,也就是说读和写是串行的。
(2)在一定条件下,MyISAM允许查询和插入并发执行,我们可以利用这一点来解决应用中对同一表和插入的锁争用问题。
(3)MyISAM默认的锁调度机制是写优先,这并不一定适合所有应用,用户可以通过设置LOW_PRIPORITY_UPDATES参数,或在INSERT、UPDATE、DELETE语句中指定LOW_PRIORITY选项来调节读写锁的争用。
(4)由于表锁的锁定粒度大,读写之间又是串行的,因此,如果更新操作较多,MyISAM表可能会出现严重的锁等待,可以考虑采用InnoDB表来减少锁冲突。
对于InnoDB表,主要有以下几点
(1)InnoDB的行销是基于索引实现的,如果不通过索引访问数据,InnoDB会使用表锁。
(2)InnoDB间隙锁机制,以及InnoDB使用间隙锁的原因。
(3)在不同的隔离级别下,InnoDB的锁机制和一致性读策略不同。
(4)MySQL的恢复和复制对InnoDB锁机制和一致性读策略也有较大影响。
(5)锁冲突甚至死锁很难完全避免。
在了解InnoDB的锁特性后,用户可以通过设计和SQL调整等措施减少锁冲突和死锁,包括:
该文章引用Mysql数据库中的各种锁 事务的隔离级别
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