• mysql数据库中锁机制的详细介绍


    悲观锁与乐观锁:

    悲观锁:顾名思义,就是很悲观,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。

    乐观锁:顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。

    表级:引擎 MyISAM,直接锁定整张表,在你锁定期间,其它进程无法对该表进行写操作。如果你是写锁,则其它进程则读也不允许

    页级:引擎 BDB,表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录

    行级:引擎 INNODB, 仅对指定的记录进行加锁,这样其它进程还是可以对同一个表中的其它记录进行操作。

    上述三种锁的特性可大致归纳如下:

    1) 表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。

    2) 页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。

    3) 行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

    三种锁各有各的特点,若仅从锁的角度来说,表级锁更适合于以查询为主,只有少量按索引条件更新数据的应用,如WEB应用;行级锁更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据,同时又有并发查询的应用,如一些在线事务处理(OLTP)系统。

    MySQL表级锁有两种模式:

    1、表共享读锁(Table Read Lock)。对MyISAM表进行读操作时,它不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞 对同一表的写操作;

    2、表独占写锁(Table Write Lock)。对MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作。

    MyISAM表的读和写是串行的,即在进行读操作时不能进行写操作,反之也是一样。但在一定条件下MyISAM表也支持查询和插入的操作的并发进行,其机制是通过控制一个系统变量(concurrent_insert)来进行的,当其值设置为0时,不允许并发插入;当其值设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表中没有被删除的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录;当其值设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。

    MyISAM锁调度是如何实现的呢,这也是一个很关键的问题。例如,当一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,此时mysql将会如优先处理进程呢?通过研究表明,写进程将先获得锁(即使读请求先到锁等待队列)。但这也造成一个很大的缺陷,即大量的写操作会造成查询操作很难获得读锁,从而可能造成永远阻塞。所幸我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为。我们可通过指定参数low-priority-updates,使MyISAM默认引擎给予读请求以优先的权利,设置其值为1(set low_priority_updates=1),使优先级降低。

    InnoDB锁与MyISAM锁的最大不同在于:

    1、是支持事务(TRANCSACTION)。

    2、是采用了行级锁。

    我们知道事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,其有四个属性(简称ACID属性),分别为:

    原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全部执行,要么全都不执行;

    一致性(Consistent):在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态;

    隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行;

    持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

    并发事务处理带来的问题

    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。

    1、更新丢失(Lost Update):当两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值更新该行时,由于每个事务都不知道其他事务的存在,就会发生丢失更新问题--最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。例如,两个编辑人员制作了同一文档的电子副本。每个编辑人员独立地更改其副本,然后保存更改后的副本,这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖另一个编辑人员所做的更改。如果在一个编辑人员完成并提交事务之前,另一个编辑人员不能访问同一文件,则可避免此问题。

    2、脏读(Dirty Reads):一个事务正在对一条记录做修改,在这个事务完成并提交前,这条记录的数据就处于不一致状态;这时,另一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,第二个事务读取了这些“脏”数据,并据此做进一步的处理,就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做”脏读”。

    3、不可重复读(Non-Repeatable Reads):一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了!这种现象就叫做“不可重复读”。

    4、幻读(Phantom Reads):一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据,这种现象就称为“幻读”。

    事务隔离级别

    在上面讲到的并发事务处理带来的问题中,“更新丢失”通常是应该完全避免的。但防止更新丢失,并不能单靠数据库事务控制器来解决,需要应用程序对要更新的数据加必要的锁来解决,因此,防止更新丢失应该是应用的责任。

    “脏读”、“不可重复读”和“幻读”,其实都是数据库读一致性问题,必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。数据库实现事务隔离的方式,基本上可分为以下两种。

    1、一种是在读取数据前,对其加锁,阻止其他事务对数据进行修改。

    2、另一种是不用加任何锁,通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照(Snapshot),并用这个快照来提供一定级别(语句级或事务级)的一致性读取。从用户的角度来看,好像是数据库可以提供同一数据的多个版本,因此,这种技术叫做数据多版本并发控制(MultiVersion Concurrency Control,简称MVCC或MCC),也经常称为多版本数据库。

    数据库的事务隔离越严格,并发副作用越小,但付出的代价也就越大,因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上 “串行化”进行,这显然与“并发”是矛盾的。同时,不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的,比如许多应用对“不可重复读”和“幻读”并不敏感,可能更关心数据并发访问的能力。

    为了解决“隔离”与“并发”的矛盾,ISO/ANSI SQL92定义了4个事务隔离级别,每个级别的隔离程度不同,允许出现的副作用也不同,应用可以根据自己的业务逻辑要求,通过选择不同的隔离级别来平衡 “隔离”与“并发”的矛盾。表20-5很好地概括了这4个隔离级别的特性。

    读数据一致性及允许的并发副作用

    隔离级别 读数据一致性 脏读 不可重复读 幻读

    未提交读(Read uncommitted) 最低级别,只能保证不读取物理上损坏的数据 是 是 是

    已提交度(Read committed) 语句级 否 是 是

    可重复读(Repeatable read) 事务级 否 否 是

    可序列化(Serializable) 最高级别,事务级 否 否 否

    最后要说明的是:各具体数据库并不一定完全实现了上述4个隔离级别,例如,Oracle只提供Read committed和Serializable两个标准隔离级别,另外还提供自己定义的Read only隔离级别;SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定义的4个隔离级别外,还支持一个叫做“快照”的隔离级别,但严格来说它是一个用MVCC实现的Serializable隔离级别。MySQL支持全部4个隔离级别,但在具体实现时,有一些特点,比如在一些隔离级别下是采用MVCC一致性读,但某些情况下又不是

    InnoDB有两种模式的行锁:

         共享锁(S锁):共享 (S) 用于不更改或不更新数据的操作(只读操作),如 SELECT 语句。

    如果事务T对数据A加上共享锁后,则其他事务只能对A再加共享锁,不能加排他锁。获准共享锁的事务只能读数据,不能修改数据。

         排他锁(X锁):用于数据修改操作,例如 INSERT、UPDATE 或 DELETE。确保不会同时同一资源进行多重更新。

    如果事务T对数据A加上排他锁后,则其他事务不能再对A加任任何类型的封锁。获准排他锁的事务既能读数据,又能修改数据。

    我们在操作数据库的时候,可能会由于并发问题而引起的数据的不一致性(数据冲突)

    1)意向共享锁(IS):事务打算给数据行加行共享锁,事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。

    2)意向排他锁(IX):事务打算给数据行加行排他锁,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

    请求锁模式

    是否兼容

    当前锁模式 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就将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会自动给涉及数据集加排他锁(X);对于普通SELECT语句,InnoDB不会加任何锁;事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。

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

    2、排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE … FOR UPDATE。

    InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的,这一点MySQL与oracle不同,后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。InnoDB这种行锁实现特点意味着:只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,否则,InnoDB将使用表锁!

    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。

    查询表级锁争用情况

    表锁定争夺:

    可以通过检查table_locks_waited和table_locks_immediate状态变量来分析系统上的表锁定争夺:

    mysql> show status like ‘table%’;

    +———————–+——-+

    | Variable_name | Value |

    +———————–+——-+

    | Table_locks_immediate | 2979 |

    | Table_locks_waited | 0 |

    +———————–+——-+

    2 rowsin set(0.00 sec))

    如果Table_locks_waited的值比较高,则说明存在着较严重的表级锁争用情况。

    InnoDB行锁争夺:

    可以通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况:

    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 rowsin set(0.01 sec)

    MyISAM写锁实验:

    对MyISAM表的读操作,不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求;对MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作;MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!根据如表20-2所示的例子可以知道,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。

    USER1:

    mysql> lock tablefilm_text write;

    当前session对锁定表的查询、更新、插入操作都可以执行:

    mysql> selectfilm_id,title fromfilm_text wherefilm_id = 1001;

    USER2:

    mysql> selectfilm_id,title fromfilm_text wherefilm_id = 1001;

    等待

    USER1:

    释放锁:

    mysql> unlock tables;

    USER2:

    获得锁,查询返回:

    InnoDB存储引擎的共享锁实验

    USER1:

    mysql> setautocommit = 0;

    USER2:

    mysql> setautocommit = 0;

    USER1:

    当前session对actor_id=178的记录加share mode 的共享锁:

    mysql> selectactor_id,first_name,last_name fromactor whereactor_id = 178lock in share mode;

    USER2:

    其他session仍然可以查询记录,并也可以对该记录加share mode的共享锁:

    mysql> selectactor_id,first_name,last_name fromactor whereactor_id = 178lock in share mode;

    USER1:

    当前session对锁定的记录进行更新操作,等待锁:

    mysql> updateactor setlast_name = ‘MONROE T’ whereactor_id = 178;

    等待

    USER2:

    其他session也对该记录进行更新操作,则会导致死锁退出:

    mysql> updateactor setlast_name = ‘MONROE T’ whereactor_id = 178;

    ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

    USER1:

    获得锁后,可以成功更新:

    mysql> updateactor setlast_name = ‘MONROE T’ whereactor_id = 178;

    Query OK, 1 row affected (17.67 sec)

    Rowsmatched: 1 Changed: 1 Warnings: 0

    InnoDB存储引擎的排他锁例子

    USER1:

    mysql> setautocommit = 0;

    USER2:

    mysql> setautocommit = 0;

    USER1:

    当前session对actor_id=178的记录加for update的排它锁:

    mysql> selectactor_id,first_name,last_name fromactor whereactor_id = 178 forupdate;

    USER2:

    其他session可以查询该记录,但是不能对该记录加共享锁,会等待获得锁:

    mysql> selectactor_id,first_name,last_name fromactor whereactor_id = 178;

    USER1:

    当前session可以对锁定的记录进行更新操作,更新后释放锁:

    mysql> updateactor setlast_name = ‘MONROE T’ whereactor_id = 178;

    USER2:

    其他session获得锁,得到其他session提交的记录:

    mysql> selectactor_id,first_name,last_name fromactor whereactor_id = 178 forupdate;

    更新性能优化的几个重要参数

    bulk_insert_buffer_size

    批量插入缓存大小,这个参数是针对MyISAM存储引擎来说的.适用于在一次性插入100-1000+条记录时,提高效率.默认值是8M.可以针对数据量的大小,翻倍增加.

    concurrent_insert

    并发插入,当表没有空洞(删除过记录),在某进程获取读锁的情况下,其他进程可以在表尾部进行插入.

    值可以设0不允许并发插入, 1当表没有空洞时,执行并发插入, 2不管是否有空洞都执行并发插入.

    默认是1针对表的删除频率来设置.

    delay_key_write

    针对MyISAM存储引擎,延迟更新索引.意思是说,update记录时,先将数据up到磁盘,但不up索引,将索引存在内存里,当表关闭时,将内存索引,写到磁盘.值为 0不开启, 1开启.默认开启.

    delayed_insert_limit, delayed_insert_timeout, delayed_queue_size

    延迟插入,将数据先交给内存队列,然后慢慢地插入.但是这些配置,不是所有的存储引擎都支持,目前来看,常用的InnoDB不支持, MyISAM支持.根据实际情况调大,一般默认够用了。

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