线上BUG：MySQL死锁分析实战

原文链接：线上BUG：MySQL死锁分析实战

1 线上告警

我们不需要关注截图中得其他信息，只要能看到打印得org.springframework.dao.DeadlockLoserDataAccessException就足够了，就是MySQL发生死锁导致服务抛异常。

关于接口得逻辑，可以大概描述为：C端调用接口查询店铺得追踪事件列表，如果查询为空列表则顺便给初始化，这里的初始化是批量插入一批事件追踪列表，然后再返回，这里要给到一个关于表的信息点：这个表有主键索引和唯一索引。

1.1 云日志&死锁日志

不管是云日志还是死锁日志，都是显示着是并发重复插入导致的死锁，下面我就简单放一下云日志的截图，关于死锁的日志就不放了，因为下面将自己弄个demo来仿造并发重复请求导致批量插入发生死锁。

2 相关锁概念

2.1 INSERT语句如何加锁

首先我们得先知道在执行 INSERT 语句时，引擎(默认InnoDb)是如何加锁的。

默认情况下，执行 INSERT 语句是不用加锁的，
不过如果事务中执行一条 INSERT 语句，会先定位到该记录在 B+ 树的位置时，接着判断该位置的下一条记录被加了 grap 锁；如果是的话会在记录上加上一种类型为插入意向锁的锁，最后事务进入等待状态。

插入意向锁是行级别的，也是一种间隙锁。插入意向锁之间互相兼容，多个事务可以同时对同一区间加上插入意向锁；还有在事务中，如果成功插入记录并且还未提交事务，那么当前事务还会持有插入记录的行锁。

2.2 键发生重复冲突

如果当插入记录时遇到重复键，当前事务会在生成错误信息前，对记录加上S锁，如果是唯一索引发生的重复键，会加上S型的next-key锁。

3 实践出真知

下面我们开始上例子了。

3.1 表信息

使用现有的表：

• 用户表
• 字段有：id、name、gender、user_type
• id为主键，name加了唯一索引；这里加唯一索引是要和上面的告警对齐。

CREATE TABLE `user` (
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) NOT NULL,
  `gender` char(1) NOT NULL,
  `user_type` varchar(2) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uk_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

3.2 单元测试

接着是单元测试：
entity、mapper和service就直接省略过了。

单元测试主要是为了模拟线上的场景，前端并发发起请求，导致发生并发批量插入同一批数据。

3.2.1 代码如下

模拟并发数3：

@SpringBootTest(classes = MysqlInActionApplication.class)
@RunWith(SpringRunner.class)
public class MysqlInActionApplicationTests {

	@Autowired
	private UserService userService;
	
	/**
	 * 线程数
	 */
	private static final int threadNum = 3;
	/**
	 * 控制同时请求
	 */
	private static final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadNum);

	/**
	 * 用户请求
	 */
	class UserRequest implements Runnable{

		@Override
		public void run() {
			try {
				// 等待
				countDownLatch.await();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			// 批量插入用户，插入数据不变
			saveUserList();
		}
	}

	@Test
	public void contextLoads() {
		for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
			new Thread(new UserRequest()).start();
			// 计数减一
			countDownLatch.countDown();
		}
		try {
			Thread.currentThread().join();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 批量插入用户
	 */
	public void saveUserList(){
		List<User> userList = new ArrayList<>();
		userList.add(new User().setName("winfun").setGender("m").setUserType("1"));
		userList.add(new User().setName("fenghao").setGender("w").setUserType("2"));
		userList.add(new User().setName("luff").setGender("m").setUserType("1"));
		this.userService.saveBatch(userList);
	}
}

3.2.2 运行结果

我们可以看到，基本和上面的告警信息是保持一致的了，直接抛出死锁的异常。

3.3 MySQL 日志

我们再看看mysql的死锁日志：

show engine innodb status;

------------------------
LATEST DETECTED DEADLOCK
------------------------
2021-07-03 12:36:02 0x7000082df000
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 25374, ACTIVE 0 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 1136, 1 row lock(s), undo log entries 1
MySQL thread id 17, OS thread handle 123145438982144, query id 356 localhost 127.0.0.1 root update
INSERT INTO user  ( gender,
name,
user_type )  VALUES  ( 'm',
'winfun',
'1' )
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25374 lock mode S waiting
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 25373, ACTIVE 0 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s), undo log entries 2
MySQL thread id 19, OS thread handle 123145439539200, query id 369 localhost 127.0.0.1 root update
INSERT INTO user  ( gender,
name,
user_type )  VALUES  ( 'w',
'fenghao',
'2' )
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25373 lock_mode X locks rec but not gap
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25373 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

*** WE ROLL BACK TRANSACTION (1)

3.3.1 事务一信息

*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 25374, ACTIVE 0 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 1136, 1 row lock(s), undo log entries 1
MySQL thread id 17, OS thread handle 123145438982144, query id 356 localhost 127.0.0.1 root update
INSERT INTO user  ( gender,
name,
user_type )  VALUES  ( 'm',
'winfun',
'1' )

事务一的trascationId为25374，存活0秒
事务一执行的SQL为：INSERT INTO user ( gender,name,user_type ) VALUES ( 'm','winfun','1' )语句

3.3.2 事务一正在等待的锁

*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25374 lock mode S waiting
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

事务一正在等待插入记录的S型的next-key锁。

3.3.3 事务二的信息

*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 25373, ACTIVE 0 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s), undo log entries 2
MySQL thread id 19, OS thread handle 123145439539200, query id 369 localhost 127.0.0.1 root update
INSERT INTO user  ( gender,
name,
user_type )  VALUES  ( 'w',
'fenghao',

事务二的事务ID为25373，存活0秒
事务一执行的SQL为：INSERT INTO user ( gender,name,user_type ) VALUES ( 'w','fenghao','2' )语句

3.3.4 事务二持有锁信息

*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25373 lock_mode X locks rec but not gap
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

事务二持有 name 为 winfun 这一行唯一二级索引的X锁，但不是gap锁。

3.3.5 事务二等待的锁

*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 62 page no 4 n bits 72 index uk_name of table `test`.`user` trx id 25373 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 0
 0: len 6; hex 77696e66756e; asc winfun;;
 1: len 8; hex 0000000000000001; asc         ;;

事务二在添加插入意向锁时发现记录已经被加上X型的间隙锁，所以无法添加，只能等待锁释放。

最后的解决

*** WE ROLL BACK TRANSACTION (1)

InnoDb 回滚了事务一，从而让事务一接触

分析总结：

1. 事务一和事务二是并发批量插入同一批数据
2. 事务二先执行，成功插入 winfun这条记录，然后对这条记录加上了行锁
3. 接着事务一进来了，发现winfun这个key是重复冲突了，接着在返回报错信息前，对winfun这条记录加上S型的next-key锁，但是发现winfun这条记录上已经有一个行锁，所以只能等待
4. 接着事务二进行第二条记录的插入，即插入fenghao;此时发现它的下一条记录，即winfun记录处已经有事务一要加入next-key锁，导致产生冲突，所以事务二也进入等待
5. 最后，只能回滚事务一，从而让事务二完整执行下去。

最后

最后如何解决线上这个问题呢？

其实很简单，可以上分布式锁，但是我们这场景没有必要，反而会一定程度上增加接口的耗时；并且我们这个是C端接口，完全没有必要拥有初始化店铺数据的能力，把这能力保留在Admin端的接口即可；所以最后将初始化，即批量插入初始化数据的逻辑干掉即可～