鎖是計算機協調多個進程或線程併發訪問某一資源的機制。在數據庫中,除傳統的計算資源(如CPU、RAM、I/O等)的爭用以外,數據也是一種供許多用戶共享的資源。如何保證數據併發訪問的一致性、有效性是所有數據庫必須解決的一個問題,鎖衝突也是影響數據庫併發訪問性能的一個重要因素。從這個角度來說,鎖對數據庫而言顯得尤其重要,也更加複雜。本章我們着重討論MySQL鎖機制的特點,常見的鎖問題,以及解決MySQL鎖問題的一些方法或建議。
MySQL鎖概述
相對其他數據庫而言,MySQL的鎖機制比較簡單,其最顯著的特點是不同的存儲引擎支持不同的鎖機制。比如,MyISAM和MEMORY存儲引擎採用的是表級鎖(table-level locking);BDB存儲引擎採用的是頁面鎖(page-level locking),但也支持表級鎖;InnoDB存儲引擎既支持行級鎖(row-level locking),也支持表級鎖,但默認情況下是採用行級鎖。
MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下。
開銷、加鎖速度、死鎖、粒度、併發性能
l 表級鎖:開銷小,加鎖快;不會出現死鎖;鎖定粒度大,發生鎖衝突的概率最高,併發度最低。
l 行級鎖:開銷大,加鎖慢;會出現死鎖;鎖定粒度最小,發生鎖衝突的概率最低,併發度也最高。
l 頁面鎖:開銷和加鎖時間界於表鎖和行鎖之間;會出現死鎖;鎖定粒度界於表鎖和行鎖之間,併發度一般。
從上述特點可見,很難籠統地說哪種鎖更好,只能就具體應用的特點來說哪種鎖更合適!僅從鎖的角度來說:表級鎖更適合於以查詢爲主,只有少量按索引條件更新數據的應用,如Web應用;而行級鎖則更適合於有大量按索引條件併發更新少量不同數據,同時又有併發查詢的應用,如一些在線事務處理(OLTP)系統。這一點在本書的“開發篇”介紹表類型的選擇時,也曾提到過。下面幾節我們重點介紹MySQL表鎖和 InnoDB行鎖的問題,由於BDB已經被InnoDB取代,即將成爲歷史,在此就不做進一步的討論了。
MyISAM表鎖
MyISAM存儲引擎只支持表鎖,這也是MySQL開始幾個版本中唯一支持的鎖類型。隨着應用對事務完整性和併發性要求的不斷提高,MySQL纔開始開發基於事務的存儲引擎,後來慢慢出現了支持頁鎖的BDB存儲引擎和支持行鎖的InnoDB存儲引擎(實際 InnoDB是單獨的一個公司,現在已經被Oracle公司收購)。但是MyISAM的表鎖依然是使用最爲廣泛的鎖類型。本節將詳細介紹MyISAM表鎖的使用。
查詢表級鎖爭用情況
可以通過檢查table_locks_waited和table_locks_immediate狀態變量來分析系統上的表鎖定爭奪:
mysql> show status like 'table%';
+-----------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 2979 |
| Table_locks_waited | 0 |
+-----------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec))
如果Table_locks_waited的值比較高,則說明存在着較嚴重的表級鎖爭用情況。
MySQL表級鎖的鎖模式
MySQL的表級鎖有兩種模式:表共享讀鎖(Table Read Lock)和表獨佔寫鎖(Table Write Lock)。鎖模式的兼容性如表20-1所示。
表20-1 MySQL中的表鎖兼容性
請求鎖模式 是否兼容 當前鎖模式 |
None |
讀鎖 |
寫鎖 |
讀鎖 |
是 |
是 |
否 |
寫鎖 |
是 |
否 |
否 |
可見,對MyISAM表的讀操作,不會阻塞其他用戶對同一表的讀請求,但會阻塞對同一表的寫請求;對 MyISAM表的寫操作,則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫操作;MyISAM表的讀操作與寫操作之間,以及寫操作之間是串行的!根據如表20-2所示的例子可以知道,當一個線程獲得對一個表的寫鎖後,只有持有鎖的線程可以對錶進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待,直到鎖被釋放爲止。
表20-2 MyISAM存儲引擎的寫阻塞讀例子
session_1 |
session_2 |
獲得表film_text的WRITE鎖定 mysql> lock table film_text write; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
|
當前session對鎖定表的查詢、更新、插入操作都可以執行: mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+-------------+ | film_id | title | +---------+-------------+ | 1001 | Update Test | +---------+-------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1003,'Test'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 |
其他session對鎖定表的查詢被阻塞,需要等待鎖被釋放: mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; 等待 |
釋放鎖: mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
等待 |
Session2獲得鎖,查詢返回: mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+-------+ | film_id | title | +---------+-------+ | 1001 | Test | +---------+-------+ 1 row in set (57.59 sec) |
如何加表鎖
MyISAM在執行查詢語句(SELECT)前,會自動給涉及的所有表加讀鎖,在執行更新操作(UPDATE、DELETE、INSERT等)前,會自動給涉及的表加寫鎖,這個過程並不需要用戶干預,因此,用戶一般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。在本書的示例中,顯式加鎖基本上都是爲了方便而已,並非必須如此。
給MyISAM表顯示加鎖,一般是爲了在一定程度模擬事務操作,實現對某一時間點多個表的一致性讀取。例如,有一個訂單表orders,其中記錄有各訂單的總金額total,同時還有一個訂單明細表order_detail,其中記錄有各訂單每一產品的金額小計 subtotal,假設我們需要檢查這兩個表的金額合計是否相符,可能就需要執行如下兩條SQL:
Select sum(total) from orders;
Select sum(subtotal) from order_detail;
這時,如果不先給兩個表加鎖,就可能產生錯誤的結果,因爲第一條語句執行過程中,order_detail表可能已經發生了改變。因此,正確的方法應該是:
Lock tables orders read local, order_detail read local;
Select sum(total) from orders;
Select sum(subtotal) from order_detail;
Unlock tables;
要特別說明以下兩點內容。
¡ 上面的例子在LOCK TABLES時加了“local”選項,其作用就是在滿足MyISAM表併發插入條件的情況下,允許其他用戶在表尾併發插入記錄,有關MyISAM表的併發插入問題,在後面的章節中還會進一步介紹。
¡ 在用LOCK TABLES給表顯式加表鎖時,必須同時取得所有涉及到表的鎖,並且MySQL不支持鎖升級。也就是說,在執行LOCK TABLES後,只能訪問顯式加鎖的這些表,不能訪問未加鎖的表;同時,如果加的是讀鎖,那麼只能執行查詢操作,而不能執行更新操作。其實,在自動加鎖的情況下也基本如此,MyISAM總是一次獲得SQL語句所需要的全部鎖。這也正是MyISAM表不會出現死鎖(Deadlock Free)的原因。
在如表20-3所示的例子中,一個session使用LOCK TABLE命令給表film_text加了讀鎖,這個session可以查詢鎖定表中的記錄,但更新或訪問其他表都會提示錯誤;同時,另外一個session可以查詢表中的記錄,但更新就會出現鎖等待。
表20-3 MyISAM存儲引擎的讀阻塞寫例子
session_1 |
session_2 |
獲得表film_text的READ鎖定 mysql> lock table film_text read; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
|
當前session可以查詢該表記錄 mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+------------------+ | film_id | title | +---------+------------------+ | 1001 | ACADEMY DINOSAUR | +---------+------------------+ 1 row in set (0.00 sec) |
其他session也可以查詢該表的記錄 mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+------------------+ | film_id | title | +---------+------------------+ | 1001 | ACADEMY DINOSAUR | +---------+------------------+ 1 row in set (0.00 sec) |
當前session不能查詢沒有鎖定的表 mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001; ERROR 1100 (HY000): Table 'film' was not locked with LOCK TABLES |
其他session可以查詢或者更新未鎖定的表 mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001; +---------+---------------+ | film_id | title | +---------+---------------+ | 1001 | update record | +---------+---------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> update film set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (0.04 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 |
當前session中插入或者更新鎖定的表都會提示錯誤: mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated |
其他session更新鎖定表會等待獲得鎖: mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; 等待 |
釋放鎖 mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
等待 |
Session獲得鎖,更新操作完成: mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (1 min 0.71 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 |
當使用LOCK TABLES時,不僅需要一次鎖定用到的所有表,而且,同一個表在SQL語句中出現多少次,就要通過與SQL語句中相同的別名鎖定多少次,否則也會出錯!舉例說明如下。
(1)對actor表獲得讀鎖:
mysql> lock table actor read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
(2)但是通過別名訪問會提示錯誤:
mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;
ERROR 1100 (HY000): Table 'a' was not locked with LOCK TABLES
(3)需要對別名分別鎖定:
mysql> lock table actor as a read,actor as b read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
(4)按照別名的查詢可以正確執行:
mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;
+------------+-----------+------------+-----------+
| first_name | last_name | first_name | last_name |
+------------+-----------+------------+-----------+
| Lisa | Tom | LISA | MONROE |
+------------+-----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)
併發插入(Concurrent Inserts)
上文提到過MyISAM表的讀和寫是串行的,但這是就總體而言的。在一定條件下,MyISAM表也支持查詢和插入操作的併發進行。
MyISAM存儲引擎有一個系統變量concurrent_insert,專門用以控制其併發插入的行爲,其值分別可以爲0、1或2。
l 當concurrent_insert設置爲0時,不允許併發插入。
l 當concurrent_insert設置爲1時,如果MyISAM表中沒有空洞(即表的中間沒有被刪除的行),MyISAM允許在一個進程讀表的同時,另一個進程從表尾插入記錄。這也是MySQL的默認設置。
l 當concurrent_insert設置爲2時,無論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾併發插入記錄。
在如表20-4所示的例子中,session_1獲得了一個表的READ LOCAL鎖,該線程可以對錶進行查詢操作,但不能對錶進行更新操作;其他的線程(session_2),雖然不能對錶進行刪除和更新操作,但卻可以對該表進行併發插入操作,這裏假設該表中間不存在空洞。
表20-4 MyISAM存儲引擎的讀寫(INSERT)併發例子
session_1 |
session_2 |
獲得表film_text的READ LOCAL鎖定 mysql> lock table film_text read local; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
|
當前session不能對鎖定表進行更新或者插入操作: mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated |
其他session可以進行插入操作,但是更新會等待: mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> update film_text set title = 'Update Test' where film_id = 1001; 等待 |
當前session不能訪問其他session插入的記錄: mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1002; Empty set (0.00 sec) |
|
釋放鎖: mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
等待 |
當前session解鎖後可以獲得其他session插入的記錄: mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1002; +---------+-------+ | film_id | title | +---------+-------+ | 1002 | Test | +---------+-------+ 1 row in set (0.00 sec) |
Session2獲得鎖,更新操作完成: mysql> update film_text set title = 'Update Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (1 min 17.75 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 |
可以利用MyISAM存儲引擎的併發插入特性,來解決應用中對同一表查詢和插入的鎖爭用。例如,將concurrent_insert系統變量設爲2,總是允許併發插入;同時,通過定期在系統空閒時段執行 OPTIMIZE TABLE語句來整理空間碎片,收回因刪除記錄而產生的中間空洞。有關OPTIMIZE TABLE語句的詳細介紹,後續會說到....
MyISAM的鎖調度
前面講過,MyISAM存儲引擎的讀鎖和寫鎖是互斥的,讀寫操作是串行的。那麼,一個進程請求某個 MyISAM表的讀鎖,同時另一個進程也請求同一表的寫鎖,MySQL如何處理呢?答案是寫進程先獲得鎖。不僅如此,即使讀請求先到鎖等待隊列,寫請求後到,寫鎖也會插到讀鎖請求之前!這是因爲MySQL認爲寫請求一般比讀請求要重要。這也正是MyISAM表不太適合於有大量更新操作和查詢操作應用的原因,因爲,大量的更新操作會造成查詢操作很難獲得讀鎖,從而可能永遠阻塞。這種情況有時可能會變得非常糟糕!幸好我們可以通過一些設置來調節MyISAM 的調度行爲。
¡ 通過指定啓動參數low-priority-updates,使MyISAM引擎默認給予讀請求以優先的權利。
¡ 通過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使該連接發出的更新請求優先級降低。
¡ 通過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性,降低該語句的優先級。
雖然上面3種方法都是要麼更新優先,要麼查詢優先的方法,但還是可以用其來解決查詢相對重要的應用(如用戶登錄系統)中,讀鎖等待嚴重的問題。
另外,MySQL也提供了一種折中的辦法來調節讀寫衝突,即給系統參數max_write_lock_count設置一個合適的值,當一個表的讀鎖達到這個值後,MySQL就暫時將寫請求的優先級降低,給讀進程一定獲得鎖的機會。
上面已經討論了寫優先調度機制帶來的問題和解決辦法。這裏還要強調一點:一些需要長時間運行的查詢操作,也會使寫進程“餓死”!因此,應用中應儘量避免出現長時間運行的查詢操作,不要總想用一條SELECT語句來解決問題,因爲這種看似巧妙的SQL語句,往往比較複雜,執行時間較長,在可能的情況下可以通過使用中間表等措施對SQL語句做一定的“分解”,使每一步查詢都能在較短時間完成,從而減少鎖衝突。如果複雜查詢不可避免,應儘量安排在數據庫空閒時段執行,比如一些定期統計可以安排在夜間執行。
InnoDB鎖問題
InnoDB與MyISAM的最大不同有兩點:一是支持事務(TRANSACTION);二是採用了行級鎖。行級鎖與表級鎖本來就有許多不同之處,另外,事務的引入也帶來了一些新問題。下面我們先介紹一點背景知識,然後詳細討論InnoDB的鎖問題。
背景知識
事務是由一組SQL語句組成的邏輯處理單元,事務具有以下4個屬性,通常簡稱爲事務的ACID屬性。
l 原子性(Atomicity):事務是一個原子操作單元,其對數據的修改,要麼全都執行,要麼全都不執行。
l 一致性(Consistent):在事務開始和完成時,數據都必須保持一致狀態。這意味着所有相關的數據規則都必須應用於事務的修改,以保持數據的完整性;事務結束時,所有的內部數據結構(如B樹索引或雙向鏈表)也都必須是正確的。
l 隔離性(Isolation):數據庫系統提供一定的隔離機制,保證事務在不受外部併發操作影響的“獨立”環境執行。這意味着事務處理過程中的中間狀態對外部是不可見的,反之亦然。
l 持久性(Durable):事務完成之後,它對於數據的修改是永久性的,即使出現系統故障也能夠保持。
銀行轉帳就是事務的一個典型例子。
相對於串行處理來說,併發事務處理能大大增加數據庫資源的利用率,提高數據庫系統的事務吞吐量,從而可以支持更多的用戶。但併發事務處理也會帶來一些問題,主要包括以下幾種情況。
l 更新丟失(Lost Update):當兩個或多個事務選擇同一行,然後基於最初選定的值更新該行時,由於每個事務都不知道其他事務的存在,就會發生丟失更新問題--最後的更新覆蓋了由其他事務所做的更新。例如,兩個編輯人員製作了同一文檔的電子副本。每個編輯人員獨立地更改其副本,然後保存更改後的副本,這樣就覆蓋了原始文檔。最後保存其更改副本的編輯人員覆蓋另一個編輯人員所做的更改。如果在一個編輯人員完成並提交事務之前,另一個編輯人員不能訪問同一文件,則可避免此問題。
l 髒讀(Dirty Reads):一個事務正在對一條記錄做修改,在這個事務完成並提交前,這條記錄的數據就處於不一致狀態;這時,另一個事務也來讀取同一條記錄,如果不加控制,第二個事務讀取了這些“髒”數據,並據此做進一步的處理,就會產生未提交的數據依賴關係。這種現象被形象地叫做"髒讀"。
l 不可重複讀(Non-Repeatable Reads):一個事務在讀取某些數據後的某個時間,再次讀取以前讀過的數據,卻發現其讀出的數據已經發生了改變、或某些記錄已經被刪除了!這種現象就叫做“不可重複讀”。
l 幻讀(Phantom Reads):一個事務按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的數據,卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新數據,這種現象就稱爲“幻讀”。
在上面講到的併發事務處理帶來的問題中,“更新丟失”通常是應該完全避免的。但防止更新丟失,並不能單靠數據庫事務控制器來解決,需要應用程序對要更新的數據加必要的鎖來解決,因此,防止更新丟失應該是應用的責任。
“髒讀”、“不可重複讀”和“幻讀”,其實都是數據庫讀一致性問題,必須由數據庫提供一定的事務隔離機制來解決。數據庫實現事務隔離的方式,基本上可分爲以下兩種。
l 一種是在讀取數據前,對其加鎖,阻止其他事務對數據進行修改。
l 另一種是不用加任何鎖,通過一定機制生成一個數據請求時間點的一致性數據快照(Snapshot),並用這個快照來提供一定級別(語句級或事務級)的一致性讀取。從用戶的角度來看,好像是數據庫可以提供同一數據的多個版本,因此,這種技術叫做數據多版本併發控制(MultiVersion Concurrency Control,簡稱MVCC或MCC),也經常稱爲多版本數據庫。
數據庫的事務隔離越嚴格,併發副作用越小,但付出的代價也就越大,因爲事務隔離實質上就是使事務在一定程度上 “串行化”進行,這顯然與“併發”是矛盾的。同時,不同的應用對讀一致性和事務隔離程度的要求也是不同的,比如許多應用對“不可重複讀”和“幻讀”並不敏感,可能更關心數據併發訪問的能力。
爲了解決“隔離”與“併發”的矛盾,ISO/ANSI SQL92定義了4個事務隔離級別,每個級別的隔離程度不同,允許出現的副作用也不同,應用可以根據自己的業務邏輯要求,通過選擇不同的隔離級別來平衡 “隔離”與“併發”的矛盾。表20-5很好地概括了這4個隔離級別的特性。
表20-5 4種隔離級別比較
讀數據一致性及允許的併發副作用 隔離級別 |
讀數據一致性 |
髒讀 |
不可重複讀 |
幻讀 |
未提交讀(Read uncommitted) |
最低級別,只能保證不讀取物理上損壞的數據 |
是 |
是 |
是 |
已提交度(Read committed) |
語句級 |
否 |
是 |
是 |
可重複讀(Repeatable read) |
事務級 |
否 |
否 |
是 |
可序列化(Serializable) |
最高級別,事務級 |
否 |
否 |
否 |
最後要說明的是:各具體數據庫並不一定完全實現了上述4個隔離級別,例如,Oracle只提供Read committed和Serializable兩個標準隔離級別,另外還提供自己定義的Read only隔離級別;SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定義的4個隔離級別外,還支持一個叫做“快照”的隔離級別,但嚴格來說它是一個用MVCC實現的Serializable隔離級別。MySQL 支持全部4個隔離級別,但在具體實現時,有一些特點,比如在一些隔離級別下是採用MVCC一致性讀,但某些情況下又不是,這些內容在後面的章節中將會做進一步介紹。
獲取InnoDB行鎖爭用情況
可以通過檢查InnoDB_row_lock狀態變量來分析系統上的行鎖的爭奪情況:
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 rows in set (0.01 sec)
如果發現鎖爭用比較嚴重,如InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比較高,還可以通過設置InnoDB Monitors來進一步觀察發生鎖衝突的表、數據行等,並分析鎖爭用的原因。
具體方法如下:
mysql> CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;
Query OK, 0 rows affected (0.14 sec)
然後就可以用下面的語句來進行查看:
mysql> Show innodb status\G;
*************************** 1. row ***************************
Type: InnoDB
Name:
Status:
…
…
------------
TRANSACTIONS
------------
Trx id counter 0 117472192
Purge done for trx's n:o < 0 117472190 undo n:o < 0 0
History list length 17
Total number of lock structs in row lock hash table 0
LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:
---TRANSACTION 0 117472185, not started, process no 11052, OS thread id 1158191456
MySQL thread id 200610, query id 291197 localhost root
---TRANSACTION 0 117472183, not started, process no 11052, OS thread id 1158723936
MySQL thread id 199285, query id 291199 localhost root
Show innodb status
…
監視器可以通過發出下列語句來停止查看:
mysql> DROP TABLE innodb_monitor;
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
設置監視器後,在SHOW INNODB STATUS的顯示內容中,會有詳細的當前鎖等待的信息,包括表名、鎖類型、鎖定記錄的情況等,便於進行進一步的分析和問題的確定。打開監視器以後,默認情況下每15秒會向日志中記錄監控的內容,如果長時間打開會導致.err文件變得非常的巨大,所以用戶在確認問題原因之後,要記得刪除監控表以關閉監視器,或者通過使用“--console”選項來啓動服務器以關閉寫日誌文件。
InnoDB的行鎖模式及加鎖方法
InnoDB實現了以下兩種類型的行鎖。
l 共享鎖(S):允許一個事務去讀一行,阻止其他事務獲得相同數據集的排他鎖。
l 排他鎖(X):允許獲得排他鎖的事務更新數據,阻止其他事務取得相同數據集的共享讀鎖和排他寫鎖。
另外,爲了允許行鎖和表鎖共存,實現多粒度鎖機制,InnoDB還有兩種內部使用的意向鎖(Intention Locks),這兩種意向鎖都是表鎖。
l 意向共享鎖(IS):事務打算給數據行加行共享鎖,事務在給一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的IS鎖。
l 意向排他鎖(IX):事務打算給數據行加行排他鎖,事務在給一個數據行加排他鎖前必須先取得該表的IX鎖。
上述鎖模式的兼容情況具體如表20-6所示。
表20-6 InnoDB行鎖模式兼容性列表
請求鎖模式 是否兼容 當前鎖模式 |
X |
IX |
S |
IS |
X |
衝突 |
衝突 |
衝突 |
衝突 |
IX |
衝突 |
兼容 |
衝突 |
兼容 |
S |
衝突 |
衝突 |
兼容 |
兼容 |
IS |
衝突 |
兼容 |
兼容 |
兼容 |
如果一個事務請求的鎖模式與當前的鎖兼容,InnoDB就將請求的鎖授予該事務;反之,如果兩者不兼容,該事務就要等待鎖釋放。
意向鎖是InnoDB自動加的,不需用戶干預。對於UPDATE、DELETE和INSERT語句,InnoDB會自動給涉及數據集加排他鎖(X);對於普通SELECT語句,InnoDB不會加任何鎖;事務可以通過以下語句顯示給記錄集加共享鎖或排他鎖。
¡ 共享鎖(S):SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE。
¡ 排他鎖(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。
用SELECT ... IN SHARE MODE獲得共享鎖,主要用在需要數據依存關係時來確認某行記錄是否存在,並確保沒有人對這個記錄進行UPDATE或者DELETE操作。但是如果當前事務也需要對該記錄進行更新操作,則很有可能造成死鎖,對於鎖定行記錄後需要進行更新操作的應用,應該使用SELECT... FOR UPDATE方式獲得排他鎖。
在如表20-7所示的例子中,使用了SELECT ... IN SHARE MODE加鎖後再更新記錄,看看會出現什麼情況,其中actor表的actor_id字段爲主鍵。
表20-7 InnoDB存儲引擎的共享鎖例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit = 0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> set autocommit = 0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) |
當前session對actor_id=178的記錄加share mode 的共享鎖: mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178lock in share mode; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.01 sec) |
|
其他session仍然可以查詢記錄,並也可以對該記錄加share mode的共享鎖: mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178lock in share mode; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.01 sec) |
|
當前session對鎖定的記錄進行更新操作,等待鎖: mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178; 等待 |
|
其他session也對該記錄進行更新操作,則會導致死鎖退出: mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178; ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction |
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獲得鎖後,可以成功更新: mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178; Query OK, 1 row affected (17.67 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 |
當使用SELECT...FOR UPDATE加鎖後再更新記錄,出現如表20-8所示的情況。
表20-8 InnoDB存儲引擎的排他鎖例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit = 0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> set autocommit = 0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) |
當前session對actor_id=178的記錄加for update的排它鎖: mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) |
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其他session可以查詢該記錄,但是不能對該記錄加共享鎖,會等待獲得鎖: mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update; 等待 |
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當前session可以對鎖定的記錄進行更新操作,更新後釋放鎖: mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) |
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其他session獲得鎖,得到其他session提交的記錄: mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update; +----------+------------+-----------+ | actor_id | first_name | last_name | +----------+------------+-----------+ | 178 | LISA | MONROE T | +----------+------------+-----------+ 1 row in set (9.59 sec) |
InnoDB行鎖實現方式
InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現的,這一點MySQL與Oracle不同,後者是通過在數據塊中對相應數據行加鎖來實現的。InnoDB這種行鎖實現特點意味着:只有通過索引條件檢索數據,InnoDB才使用行級鎖,否則,InnoDB將使用表鎖!
在實際應用中,要特別注意InnoDB行鎖的這一特性,不然的話,可能導致大量的鎖衝突,從而影響併發性能。下面通過一些實際例子來加以說明。
(1)在不通過索引條件查詢的時候,InnoDB確實使用的是表鎖,而不是行鎖。
在如表20-9所示的例子中,開始tab_no_index表沒有索引:
mysql> create table tab_no_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)
mysql> insert into tab_no_index values(1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');
Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
表20-9 InnoDB存儲引擎的表在不使用索引時使用表鎖例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from tab_no_index where id = 1 ; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from tab_no_index where id = 2 ; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 2 | 2 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> select * from tab_no_index where id = 1 for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
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mysql> select * from tab_no_index where id = 2 for update; 等待 |
在如表20 -9所示的例子中,看起來session_1只給一行加了排他鎖,但session_2在請求其他行的排他鎖時,卻出現了鎖等待!原因就是在沒有索引的情況下,InnoDB只能使用表鎖。當我們給其增加一個索引後,InnoDB就只鎖定了符合條件的行,如表20-10所示。
創建tab_with_index表,id字段有普通索引:
mysql> create table tab_with_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)
mysql> alter table tab_with_index add index id(id);
Query OK, 4 rows affected (0.24 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
表20-10 InnoDB存儲引擎的表在使用索引時使用行鎖例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from tab_with_index where id = 1 ; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from tab_with_index where id = 2 ; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 2 | 2 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
mysql> select * from tab_with_index where id = 1 for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
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mysql> select * from tab_with_index where id = 2 for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 2 | 2 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
(2)由於MySQL的行鎖是針對索引加的鎖,不是針對記錄加的鎖,所以雖然是訪問不同行的記錄,但是如果是使用相同的索引鍵,是會出現鎖衝突的。應用設計的時候要注意這一點。
在如表20-11所示的例子中,表tab_with_index的id字段有索引,name字段沒有索引:
mysql> alter table tab_with_index drop index name;
Query OK, 4 rows affected (0.22 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql> insert into tab_with_index values(1,'4');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> select * from tab_with_index where id = 1;
+------+------+
| id | name |
+------+------+
| 1 | 1 |
| 1 | 4 |
+------+------+
2 rows in set (0.00 sec)
表20-11 InnoDB存儲引擎使用相同索引鍵的阻塞例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
mysql> select * from tab_with_index where id = 1 and name = '1' for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
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雖然session_2訪問的是和session_1不同的記錄,但是因爲使用了相同的索引,所以需要等待鎖: mysql> select * from tab_with_index where id = 1 and name = '4' for update; 等待 |
(3)當表有多個索引的時候,不同的事務可以使用不同的索引鎖定不同的行,另外,不論是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引,InnoDB都會使用行鎖來對數據加鎖。
在如表20-12所示的例子中,表tab_with_index的id字段有主鍵索引,name字段有普通索引:
mysql> alter table tab_with_index add index name(name);
Query OK, 5 rows affected (0.23 sec)
Records: 5 Duplicates: 0 Warnings: 0
表20-12 InnoDB存儲引擎的表使用不同索引的阻塞例子
session_1 |
session_2 |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
mysql> set autocommit=0; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
mysql> select * from tab_with_index where id = 1 for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | | 1 | 4 | +------+------+ 2 rows in set (0.00 sec) |
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Session_2使用name的索引訪問記錄,因爲記錄沒有被索引,所以可以獲得鎖: mysql> select * from tab_with_index where name = '2' for update; +------+------+ | id | name | +------+------+ | 2 | 2 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) |
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由於訪問的記錄已經被session_1鎖定,所以等待獲得鎖。: mysql> select * from tab_with_index where name = '4' for update; |
(4)即便在條件中使用了索引字段,但是否使用索引來檢索數據是由MySQL通過判斷不同執行計劃的代價來決定的,如果MySQL認爲全表掃描效率更高,比如對一些很小的表,它就不會使用索引,這種情況下InnoDB將使用表鎖,而不是行鎖。因此,在分析鎖衝突時,別忘了檢查SQL的執行計劃,以確認是否真正使用了索引。關於MySQL在什麼情況下不使用索引的詳細討論,參見本章“索引問題”一節的介紹。
在下面的例子中,檢索值的數據類型與索引字段不同,雖然MySQL能夠進行數據類型轉換,但卻不會使用索引,從而導致InnoDB使用表鎖。通過用explain檢查兩條SQL的執行計劃,我們可以清楚地看到了這一點。
例子中tab_with_index表的name字段有索引,但是name字段是varchar類型的,如果where條件中不是和varchar類型進行比較,則會對name進行類型轉換,而執行的全表掃描。
mysql> alter table tab_no_index add index name(name);
Query OK, 4 rows affected (8.06 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql> explain select * from tab_with_index where name = 1 \G
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: tab_with_index
type: ALL
possible_keys: name
key: NULL
key_len: NULL
ref: NULL
rows: 4
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab_with_index where name = '1' \G
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: tab_with_index
type: ref
possible_keys: name
key: name
key_len: 23
ref: const
rows: 1
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)
小結
本章重點介紹了MySQL中MyISAM表級鎖和InnoDB行級鎖的實現特點,並討論了兩種存儲引擎經常遇到的鎖問題和解決辦法。
歡迎大家評論留言,多多指教,謝謝