在數據庫中如何高效的實現訂座功能

這篇文章主要給大家介紹了關於在數據庫中如何高效的實現訂座功能的相關資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨着小編來一起學習學習吧

前言

本文主要給大家介紹了關於在數據庫中如何高效的實現訂座功能的相關內容，分享出來供大家參考學習，下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧

第一部分：SKIP LOCKED/NOWAIT訂座功能實現

訂座在現實生活中是一種很常見的場景，比較常見的有火車票席位選擇，電影院席位選擇等等。那麼如何實現訂座功能呢？應用程序可能有很多種不同的實現方式，當然，肯定離不開數據庫。這裏將介紹一種純數據庫的實現方式。

設想我們有一張座位表如下：

CREATE TABLE seats (
 seat_no INT PRIMARY KEY,
 booked ENUM('YES', 'NO') DEFAULT 'NO') ENGINE=InnoDB;

表中有100個席位，從0到99。例如我們要預定席位2，3，我們可以先開啓事務，鎖定席位：

START TRANSACTION;SELECT * FROM seats WHERE seat_no IN (2,3) AND booked = 'NO' FOR UPDATE;

SELECT… FOR UPDATE語句返回結果有如下三種情況：

1.返回成功，並且結果集包含2和3，那麼說明鎖定成功。我們可以之行下一步操作，等待支付完成，並更新席位狀態並提交事務，訂座完成。 UPDATE seats SET booked = 'YES' WHERE seat_no IN (2,3) COMMIT;

2.返回成功，但結果集爲空，或者只包含2或者3，那麼說明鎖定失敗。

3.很長時間不返回直到返回超時。比如席位2或者3已經被另一事務鎖定，並且在等待支付完成或者發生其他情況，導致該事務一直未提交(commit)或者回滾(rollback)。返回超時默認需要等待50秒，我們可以通過修改innodb_lock_wait_timeout參數來配置合理的等待時間。超時之後返回的錯誤如下： ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

情況3對用戶來說，意味着卡死，完全不能接受。爲什麼會發生等待？在InnoDB的鎖系統(lock system)中，席位2如果被一個事務上了X（寫鎖）鎖或者IX鎖(意向更新鎖)，那麼下一個事務要對席位2上X鎖或者IX鎖的事務，就要等待。這是由事務本身的特性(ACID)決定的。

那麼是否有一種方法避免等待以及後續可能發生的超時呢？MySQL 8.0 提供的新功能SKIP LOCKED/NOWAIT就可以。 SKIP LOCKED的意思是跳過那些已經被其他事務鎖定了的席位。使用如下SKIP LOCKED語句進行席位鎖定，那麼返回的結果集可能爲空，2或3，2和3。當結果集不爲空時，返回的席位即被鎖定成功。

SELECT * FROM seats WHERE seat_no IN (2,3) AND booked = 'NO'FOR UPDATE SKIP LOCKED;

NOWAIT的意思是如果碰到被其他事務鎖定的席位，不等待並直接返回錯誤。使用如下NOWAIT語句進行席位鎖定，那麼返回結果集2和3，要麼返回錯誤。

SELECT * FROM seats WHERE seat_no IN (2,3) AND booked = 'NO'FOR UPDATE NOWAIT;

如果返回錯誤，如下：

ERROR 3572 (HY000): Do not wait for lock.

如果成功鎖定兩個席位，通過如下語句查詢鎖系統的狀態：

SELECT thread_id, object_name, lock_type, lock_mode, lock_data, lock_status FROM performance_schema.data_locks;+-----------+-------------+-----------+-----------+-----------+-------------+| thread_id | object_name | lock_type | lock_mode | lock_data | lock_status |
+-----------+-------------+-----------+-----------+-----------+-------------+|  43 | seats  | TABLE  | IX  | NULL  | GRANTED  |
|  43 | seats  | RECORD | X   | 2   | WAITING  |
|  42 | seats  | TABLE  | IX  | NULL  | GRANTED  |
|  42 | seats  | RECORD | X   | 2   | GRANTED  |
|  42 | seats  | RECORD | X   | 3   | GRANTED  |
+-----------+-------------+-----------+-----------+-----------+-------------+

SKIP LOCKED還可以很方便的用來進行隨機分配席位。例如我們只需要鎖定兩個空的席位就可以通過如下語句實現。

SELECT * FROM seats WHERE booked = 'NO' LIMIT 2 FOR UPDATE SKIP LOCKED;

SKIP LOCKED/NOWAIT功能只針對行鎖(record lock)，不包括表鎖(table lock)，元數據鎖(metadata lock/MDL)。因此，帶有SKIP LOCKED/NOWAIT的查詢語句依然可能會因爲表鎖或元數據庫鎖而阻塞。元數據鎖是MySQL Server層用來保護數據庫對象的併發訪問的一致性而創建的，數據庫對象不僅包括表，同時包括庫，函數，存儲過程，觸發器，事件等等。表和行鎖是InnoDB存儲引擎內部爲了保證事務的一致性而創建的不同粒度的鎖。

另外，SKIP LOCKED/NOWAIT還可以配合FOR SHARE使用，並且可以與單表綁定。例如：

SELECT seat_noFROM seats JOIN seat_rows USING ( row_no )WHERE seat_no IN (2,3) AND seat_rows.row_no IN (12)AND booked = 'NO'FOR UPDATE OF seats SKIP LOCKEDFOR SHARE OF seat_rows NOWAIT;

第二部分：SKIP LOCKED/NOWAIT在InnoDB中的代碼實現

在InnoDB中，實現SKIP LOCKED/NOWAIT具體實現如下：

1.增加新的查詢模式 enum select_mode { SELECT_ORDINARY = 0, /* default behaviour / SELECT_SKIP_LOCKED, / skip the row if row is locked / SELECT_NO_WAIT / return immediately if row is locked */ };

2.在查詢開始前，設置查詢模式 ha_innobase::store_lock(): /* Set select mode for SKIP LOCKED / NO_WAIT */ switch (lock_type) { case TL_READ_SHARED_SKIP_LOCKED: case TL_WRITE_SKIP_LOCKED: m_prebuilt->select_mode = SELECT_SKIP_LOCKED; break; case TL_READ_SHARED_NO_WAIT: case TL_WRITE_NO_WAIT: m_prebuilt->select_mode = SELECT_NO_WAIT; break; default: m_prebuilt->select_mode = SELECT_ORDINARY; break; }


3.上鎖函數中，如果記錄已被鎖定，針對對不同查詢模式進行相應處理： lock_rec_lock_slow(): if (wait_for != NULL) { switch (sel_mode) { case SELECT_SKIP_LOCKED: err = DB_SKIP_LOCKED; break; case SELECT_NO_WAIT: err = DB_LOCK_NOWAIT; break;

4.查詢中對上鎖結果進行處理： row_search_mvcc(): case DB_SKIP_LOCKED: goto next_rec; 對DB_LOCK_NOWAIT的處理則是回滾當前語句（statement），見函數row_mysql_handle_errors（）。

5.二級索引(secondary index)的處理 在InnoDB中，對錶中記錄的鎖定分兩種情況。第一種是查詢使用是聚集索引（cluster index），那麼直接對聚集索引的記錄上鎖；第二中是查詢使用的是二級索引，那麼首先對二級索引的記錄上鎖，然後根據二級索引的記錄，找到對應的聚集索引記錄進行上鎖。 所以，對於第一部分訂座的席位表中，如果存在二級索引，對於鎖定表中一條記錄而言，最終鎖定成功與否，還是以鎖定聚集索引記錄爲準。

SKIP LOCKED/NOWAIT可以非常高效地實現訂座這個場景，作爲InnoDB部分（WL#8919: InnoDB: Implement NOWAIT and SKIP LOCKED）的原作者，我也期待着大家來分享該功能更多的使用場景。

參考鏈接：

1.MySQL 8.0.1: Using SKIP LOCKED and NOWAIT to handle hot rows

2.WL#3597: Implement NOWAIT and SKIP LOCKED

3.WL#8919: InnoDB: Implement NOWAIT and SKIP LOCKED

4.WL#6657: PERFORMANCE_SCHEMA, DATA LOCKS

總結

以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對神馬文庫的支持。