mysql鎖機制

悲觀鎖與樂觀鎖:

悲觀鎖:顧名思義,就是很悲觀,每次去拿數(shù)據(jù)的時候都認為別人會修改,所以每次在拿數(shù)據(jù)的時候都會上鎖,這樣別人想拿這個數(shù)據(jù)就會block直到它拿到鎖。傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,都是在做操作之前先上鎖。


樂觀鎖:顧名思義,就是很樂觀,每次去拿數(shù)據(jù)的時候都認為別人不會修改,所以不會上鎖,但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數(shù)據(jù),可以使用版本號等機制。樂觀鎖適用于多讀的應用類型,這樣可以提高吞吐量,像數(shù)據(jù)庫如果提供類似于write_condition機制的其實都是提供的樂觀鎖。



表級:引擎?MyISAM,直接鎖定整張表,在你鎖定期間,其它進程無法對該表進行寫操作。如果你是寫鎖,則其它進程則讀也不允許


頁級:引擎?BDB,表級鎖速度快,但沖突多,行級沖突少,但速度慢。所以取了折衷的頁級,一次鎖定相鄰的一組記錄


行級:引擎?INNODB,僅對指定的記錄進行加鎖,這樣其它進程還是可以對同一個表中的其它記錄進行操作。



上述三種鎖的特性可大致歸納如下:

1)?表級鎖:開銷小,加鎖快;不會出現(xiàn)死鎖;鎖定粒度大,發(fā)生鎖沖突的概率最高,并發(fā)度最低。

2)?頁面鎖:開銷和加鎖時間界于表鎖和行鎖之間;會出現(xiàn)死鎖;鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間,并發(fā)度一般。

3)?行級鎖:開銷大,加鎖慢;會出現(xiàn)死鎖;鎖定粒度最小,發(fā)生鎖沖突的概率最低,并發(fā)度也最高。


?三種鎖各有各的特點,若僅從鎖的角度來說,表級鎖更適合于以查詢?yōu)橹?,只有少量按索引條件更新數(shù)據(jù)的應用,如WEB應用;行級鎖更適合于有大量按索引條件并發(fā)更新少量不同數(shù)據(jù),同時又有并發(fā)查詢的應用,如一些在線事務處理(OLTP)系統(tǒng)。


?MySQL表級鎖有兩種模式:

1、表共享讀鎖(Table Read Lock)。對MyISAM表進行讀操作時,它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操作;

2、表獨占寫鎖(Table Write Lock)。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表的讀和寫是串行的,即在進行讀操作時不能進行寫操作,反之也是一樣。但在一定條件下MyISAM表也支持查詢和插入的操作的并發(fā)進行,其機制是通過控制一個系統(tǒng)變量(concurrent_insert)來進行的,當其值設置為0時,不允許并發(fā)插入;當其值設置為1時,如果MyISAM表中沒有空洞(即表中沒有被刪除的行),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;當其值設置為2時,無論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾并發(fā)插入記錄。



MyISAM鎖調度是如何實現(xiàn)的呢,這也是一個很關鍵的問題。例如,當一個進程請求某個MyISAM表的讀鎖,同時另一個進程也請求同一表的寫鎖,此時mysql將會如優(yōu)先處理進程呢?通過研究表明,寫進程將先獲得鎖(即使讀請求先到鎖等待隊列)。但這也造成一個很大的缺陷,即大量的寫操作會造成查詢操作很難獲得讀鎖,從而可能造成永遠阻塞。所幸我們可以通過一些設置來調節(jié)MyISAM的調度行為。我們可通過指定參數(shù)low-priority-updates,使MyISAM默認引擎給予讀請求以優(yōu)先的權利,設置其值為1(set low_priority_updates=1),使優(yōu)先級降低。


InnoDB鎖與MyISAM鎖的最大不同在于:

1、是支持事務(TRANCSACTION)。

2、是采用了行級鎖。


我們知道事務是由一組SQL語句組成的邏輯處理單元,其有四個屬性(簡稱ACID屬性),分別為:

原子性(Atomicity):事務是一個原子操作單元,其對數(shù)據(jù)的修改,要么全部執(zhí)行,要么全都不執(zhí)行;

一致性(Consistent):在事務開始和完成時,數(shù)據(jù)都必須保持一致狀態(tài);

隔離性(Isolation):數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供一定的隔離機制,保證事務在不受外部并發(fā)操作影響的“獨立”環(huán)境執(zhí)行;

持久性(Durable):事務完成之后,它對于數(shù)據(jù)的修改是永久性的,即使出現(xiàn)系統(tǒng)故障也能夠保持。


并發(fā)事務處理帶來的問題

相對于串行處理來說,并發(fā)事務處理能大大增加數(shù)據(jù)庫資源的利用率,提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的事務吞吐量,從而可以支持更多的用戶。但并發(fā)事務處理也會帶來一些問題,主要包括以下幾種情況。

1、更新丟失(Lost Update):當兩個或多個事務選擇同一行,然后基于最初選定的值更新該行時,由于每個事務都不知道其他事務的存在,就會發(fā)生丟失更新問題--最后的更新覆蓋了由其他事務所做的更新。例如,兩個編輯人員制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,然后保存更改后的副本,這樣就覆蓋了原始文檔。最后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并提交事務之前,另一個編輯人員不能訪問同一文件,則可避免此問題。

2、臟讀(Dirty Reads):一個事務正在對一條記錄做修改,在這個事務完成并提交前,這條記錄的數(shù)據(jù)就處于不一致狀態(tài);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“臟”數(shù)據(jù),并據(jù)此做進一步的處理,就會產生未提交的數(shù)據(jù)依賴關系。這種現(xiàn)象被形象地叫做"臟讀"。

3、不可重復讀(Non-Repeatable Reads):一個事務在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個時間,再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經發(fā)生了改變、或某些記錄已經被刪除了!這種現(xiàn)象就叫做“不可重復讀”。

4、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(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其他事務插入了滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù),這種現(xiàn)象就稱為“幻讀”。


事務隔離級別

在上面講到的并發(fā)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,并不能單靠數(shù)據(jù)庫事務控制器來解決,需要應用程序對要更新的數(shù)據(jù)加必要的鎖來解決,因此,防止更新丟失應該是應用的責任。

“臟讀”、“不可重復讀”和“幻讀”,其實都是數(shù)據(jù)庫讀一致性問題,必須由數(shù)據(jù)庫提供一定的事務隔離機制來解決。數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)事務隔離的方式,基本上可分為以下兩種。

1、一種是在讀取數(shù)據(jù)前,對其加鎖,阻止其他事務對數(shù)據(jù)進行修改。

2、另一種是不用加任何鎖,通過一定機制生成一個數(shù)據(jù)請求時間點的一致性數(shù)據(jù)快照(Snapshot),并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(shù)據(jù)庫可以提供同一數(shù)據(jù)的多個版本,因此,這種技術叫做數(shù)據(jù)多版本并發(fā)控制(MultiVersion Concurrency Control,簡稱MVCC或MCC),也經常稱為多版本數(shù)據(jù)庫。


數(shù)據(jù)庫的事務隔離越嚴格,并發(fā)副作用越小,但付出的代價也就越大,因為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“并發(fā)”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“不可重復讀”和“幻讀”并不敏感,可能更關心數(shù)據(jù)并發(fā)訪問的能力。

為了解決“隔離”與“并發(fā)”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(xiàn)的副作用也不同,應用可以根據(jù)自己的業(yè)務邏輯要求,通過選擇不同的隔離級別來平衡“隔離”與“并發(fā)”的矛盾。表20-5很好地概括了這4個隔離級別的特性。


讀數(shù)據(jù)一致性及允許的并發(fā)副作用

隔離級別

讀數(shù)據(jù)一致性臟讀不可重復讀幻讀

未提交讀(Read uncommitted最低級別,只能保證不讀取物理上損壞的數(shù)據(jù)

已提交度(Read committed語句級

可重復讀(Repeatable read事務級

可序列化(Serializable最高級別,事務級


最后要說明的是:各具體數(shù)據(jù)庫并不一定完全實現(xiàn)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(xiàn)的Serializable隔離級別。MySQL支持全部4個隔離級別,但在具體實現(xiàn)時,有一些特點,比如在一些隔離級別下是采用MVCC一致性讀,但某些情況下又不是







InnoDB有兩種模式的行鎖:

1)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(shù)據(jù)集的排他鎖。

????( Select * from table_name where ......lock in share mode)

2)排他鎖(X):允許獲得排他鎖的事務更新數(shù)據(jù),阻止其他事務取得相同數(shù)據(jù)集的共享讀鎖和排他寫鎖。(select * from table_name where.....for update)

為了允許行鎖和表鎖共存,實現(xiàn)多粒度鎖機制;同時還有兩種內部使用的意向鎖(都是表鎖),分別為意向共享鎖和意向排他鎖。

1)意向共享鎖(IS):事務打算給數(shù)據(jù)行加行共享鎖,事務在給一個數(shù)據(jù)行加共享鎖前必須先取得該表的IS鎖。

2)意向排他鎖(IX):事務打算給數(shù)據(jù)行加行排他鎖,事務在給一個數(shù)據(jù)行加排他鎖前必須先取得該表的IX鎖。


? InnoDB行鎖模式兼容性列表

請求鎖模式

?? 是否兼容

當前鎖模式

XIXSIS

X沖突沖突沖突沖突

IX沖突兼容沖突兼容

S沖突沖突兼容兼容

IS沖突兼容兼容兼容


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。對于UPDATE、DELETE和INSERT語句,InnoDB會自動給涉及數(shù)據(jù)集加排他鎖(X);對于普通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。

1、共享鎖(S):SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE。

2、排他鎖(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。


InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現(xiàn)的,這一點MySQL與oracle不同,后者是通過在數(shù)據(jù)塊中對相應數(shù)據(jù)行加鎖來實現(xiàn)的。InnoDB這種行鎖實現(xiàn)特點意味著:只有通過索引條件檢索數(shù)據(jù),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,可能導致大量的鎖沖突,從而影響并發(fā)性能。


查詢表級鎖爭用情況

表鎖定爭奪:

可以通過檢查table_locks_waited和table_locks_immediate狀態(tài)變量來分析系統(tǒng)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,則說明存在著較嚴重的表級鎖爭用情況。


InnoDB行鎖爭奪:???

可以通過檢查InnoDB_row_lock狀態(tài)變量來分析系統(tǒng)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)







MyISAM寫鎖實驗:

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(jù)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后,只有持有鎖的線程可以對表進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待,直到鎖被釋放為止。

USER1:

mysql> lock table film_text write;

當前session對鎖定表的查詢、更新、插入操作都可以執(zhí)行:

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

USER2:

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

等待

USER1:

釋放鎖:

mysql> unlock tables;

USER2:

獲得鎖,查詢返回:



InnoDB存儲引擎的共享鎖實驗

USER1:

mysql> set autocommit = 0;

USER2:

mysql> set autocommit = 0;

USER1:

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;

USER2:

其他session仍然可以查詢記錄,并也可以對該記錄加share mode的共享鎖:

mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178lock in share mode;

USER1:

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

USER2:

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

USER1:

獲得鎖后,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


InnoDB存儲引擎的排他鎖例子

USER1:

mysql> set autocommit = 0;

USER2:

mysql> set autocommit = 0;

USER1:

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;

USER2:

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;

USER1:

當前session可以對鎖定的記錄進行更新操作,更新后釋放鎖:

mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178;

USER2:

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;



更新性能優(yōu)化的幾個重要參數(shù)

bulk_insert_buffer_size

批量插入緩存大小,這個參數(shù)是針對MyISAM存儲引擎來說的.適用于在一次性插入100-1000+條記錄時,提高效率.默認值是8M.可以針對數(shù)據(jù)量的大小,翻倍增加.

concurrent_insert

并發(fā)插入,當表沒有空洞(刪除過記錄),在某進程獲取讀鎖的情況下,其他進程可以在表尾部進行插入.

值可以設0不允許并發(fā)插入, 1當表沒有空洞時,執(zhí)行并發(fā)插入, 2不管是否有空洞都執(zhí)行并發(fā)插入.

默認是1針對表的刪除頻率來設置.

delay_key_write

針對MyISAM存儲引擎,延遲更新索引.意思是說,update記錄時,先將數(shù)據(jù)up到磁盤,但不up索引,將索引存在內存里,當表關閉時,將內存索引,寫到磁盤.值為0不開啟, 1開啟.默認開啟.

delayed_insert_limit, delayed_insert_timeout, delayed_queue_size

延遲插入,將數(shù)據(jù)先交給內存隊列,然后慢慢地插入.但是這些配置,不是所有的存儲引擎都支持,目前來看,常用的InnoDB不支持, MyISAM支持.根據(jù)實際情況調大,一般默認夠用了


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