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前言
一、全局锁
二、表级锁
三、行锁
前言
为什么要设计锁,锁设计初衷是为了解决多线程下并发问题。出现并发的时候用锁进行数据同步,避免因并发造成了数据错误(数据覆盖)。可见锁的重要性,并不是所有的数据库都有锁。比如Redis,单个操作是原子性的,并且是单线程的,并发请求会在队列排列,请求是按顺序执行的,就不需要锁。mysql 需要锁,mysql 是多线程的,并发操作要保证数据的一致性,需要通过锁进行数据同步。根据锁的范围来讲,mysql 的锁分为全局锁、表级锁和行锁
一、全局锁
全局锁就是对整个数据库实例加锁。Msql 提供的加全局锁的方法,命令是 Flush tables with read lock (FTWRL),以及set global readonly=true那么整库是只读状态,那么对数据库的DDL 以及 DML 将被阻塞,数据库将报下列错误。
全局锁主要是用在全库逻辑备份。这个命令产生以下风险:如果你在主库上备份,那么备份期间不能执行更新,如果在从库上备份,备份期间从库不能执行主库同步过来的binlog,会导致主从延迟。
我们在想想备份为什么要加锁,一定要加锁吗。答案是肯定的,必须的。加锁是为了保证数据的一致性以及业务的完整性。
我们现在有一个订单表,有一个余额表。有用户购买一个产品,业务逻辑是先扣除余额,然后往订单插一条数据。业务期间我们开始备份,在扣除余额前开始备份。恢复数据时候我们发现,用户的余额没有减少,但是用户多了一个订单。是不是不可以呀,所以备份前需要加锁的。加全局锁会影响业务,也是不可取的,有没有其他方法呢。
可以用官方自带的逻辑备份工具mysqldump,当在mysqldump使用参数–single-transaction 的时候,导数据前会启动一个事物,这个事物的隔离级别必须是RR,来确保拿到了一致性视图。由于MV*** 支持,数据库的DML 正常的处理。这种方法需要使用事务引擎的库,MyISAM就不可以。
MyISAM备份还是需要使用FTWRL的。有人说用set global readonly=true也可以让全库只读,可以不,当然也是可以的。他们之间有什么区别呢。一是,修改global变量的方式影响面非常大,readonly会被用来做其他逻辑,比如用来判断一个库是主库还是备库 二是,在异常处理机制的差异。如果客户端异常断开时使用FTWRL会自动释放全局锁,整个库可以正常更新。使用readonly整个库依旧处于只读状态,不能更新。
二、表级锁
在mysql 提供了两种表级别的锁:一种是表锁,二种是元数据锁(meta data lock,MDL)。表锁的语法是 lock tables … read/write,用这种方法的话可以用unlock 去释放锁,也可以客户端断开时自动释放。lock 的影响面很大不仅影响其他线程的write/read,write,本线程接下来的write/也会影响。这种方法毕竟对业务的影响很大,并不常用。
MDL锁,不需要用户显示使用,是mysql 内部的一种机制。当我们对数据表DML时,系统会自动加上MDL读锁,防止用户DDL操作,产生不一致性。当我们对数据表DDL时,系统会自动加上MDL写锁,防止用户DML操作以及其他线程的MDL操作避免数据不一致。
多说一句MDL是一个两阶段锁,在事务开始时加锁,事物结束时释放锁。在这个地方可以给大家解释下,session A , session B , session C, session D 是几个客户端
Session A
此时表加了一个MDL 读锁,事务还没有结束一直保留着MDL 读锁,直到***mit 或者 rollback
Session B
此时表加了一个MDL 读锁,读锁之间可以共享
Session C
此时表加了一个MDL 写锁,读锁和写锁之间是互斥的所以阻塞
Session D
此时表加了一个MDL 读锁,由于Session C 被阻塞了所以 Session D也不阻塞了
由此我们可以确定MDL 锁的生命周期是从事务开始到事务提交。上面在解释一下Session D也是MDL读锁为啥也被阻塞了,Session C被阻塞后,后面客户端对表的MDL锁都会放到队列里,当事务提交后,依次从队列取出执行
如何安全的给表修改字段呢?
事务不提交,就会一直占着MDL锁。在 MySQL 的 information_schema 库的 innodb_trx 表中,你可以查到当前执行中的事务。如果你要做 DDL 变更的表刚好有长事务在执行,要考虑先暂停 DDL,或者 kill 掉这个长事务。
下面是如何kil 一个事物
一、在 information_schema 库的 innodb_trx 中找到一个事物id ,然后执行kill 就可以了
如果业务很重要或者表一直有数据更新,那么这种方法不可以了。需要用
ALTER TABLE tbl_name NOWAIT add column ...
ALTER TABLE tbl_name WAIT N add column ...
这种方法,失败了重试,知道成功 。MariaDB 已经合并了 AliSQL 的这个功能,所以这两个开源分支目前都支持 DDL NOWAIT/WAIT n 这个语法。
有人问我mysql 5.6不是支持online ddl了吗?还会有阻塞吗,其实会的。online ddl 执行过程是这样的分为以下几步:
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拿MDL写锁
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降级成MDL读锁
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真正做DDL
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升级成MDL写锁
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释放MDL锁
1、2、4、5如果没有锁冲突,执行时间非常短。第3步占用了DDL绝大部分时间,这期间这个表可以正常读写数据,是因此称为“online ”
我们的例子第一步就锁住了
三、行锁
行锁住要讨论的是innodb引擎下机制,myisam 不支持行锁,也就不支持并发,也就意味着myisam的更新是表级锁。
在 InnoDB 事务中,行锁是在需要的时候才加上的,但并不是不需要了就立刻释放,而是要等到事务结束时才释放。这个就是两阶段锁协议。
这个机制非常重要,为我们在业务设计中减少锁的冲突提供了理论的支持。那就是说如果你的事务中需要锁多个行,要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。
既然是有锁,对于我们业务开发会不会造成死锁呢,答案是肯定的,什么事死锁呢?
当并发系统中不同线程出现循环资源依赖,涉及的线程都在等待别的线程释放资源时,就会导致这几个线程都进入无限等待的状态,称为死锁。
当出现死锁后,有两种策略解决死锁:
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一种策略是,直接进入等待,直到超时。这个超时时间可以通过参数 innodb_lock_wait_timeout 来设置。
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另一种策略是,发起死锁检测,发现死锁后,主动回滚死锁链条中的某一个事务,让其他事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on,表示开启这个逻辑。
在 InnoDB 中,innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s,意味着如果采用第一个策略,当出现死锁以后,第一个被锁住的线程要过 50s 才会超时退出,然后其他线程才有可能继续执行。对于在线服务来说,这个等待时间往往是无法接受的。如果值设置的太小那么正常的逻辑也有可能受到影响。
innodb_deadlock_detect 这个是有负担的,试想100个线程更新一条记录,那么就有100*100 个量级死锁检测,表的行数越多,会消耗大量的cpu 资源。如果关掉呢,又会一直死锁,直到超时,会影响业务。
那么怎么解决这样的问题呢?
以上两种方案,减少innodb_lock_wait_timeout时间以及 innodb_deadlock_detect=off都是不可取的,那么我们通过减少连接线程去减少并发从而达到减少死锁,后来发现这种方案也是不可靠的,第一、客户端的数量没法控制 第二、减少线程意味着系统的性能得不到完全利用。也只能从业务上去考虑呢,根据不同业务,把更新一行放到多行上,锁的粒度变小了,死锁就减少了。通过这些我们总结一个结论,提高系统性能往往需要确定系统的瓶颈在哪,锁造成的瓶颈,可以考虑减少锁的粒度,比如用分片锁等等
重要:大家有没有想过行锁是加在哪呢,是在索引上,意味着我们在update 时候,where 没有设置索引,那么只要扫描的记录都会加上索引,事务提交的时候统一释放。所以update 更新语句一定要记住加上索引,由于update 是当前读的,没有加上索引一定是灾难性的。