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MySQLのロックの仕組みを一緒に徹底的に理解しましょう

coldplay.xixi
リリース: 2021-03-31 09:38:29
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MySQLのロックの仕組みを一緒に徹底的に理解しましょう

ロックは MySQL の非常に重要な部分であり、ロックは MySQL のデータ アクセスの同時実行性に決定的な影響を与えます。ロックには多くの知識が含まれているため、それを食べて胃に消化するためには、落ち着いて何度も味わう必要があります。この記事はロックの一般的な概要です。関連する詳細については、統合を続けるために関連する書籍を見つける必要があります。

一张图彻底搞懂 MySQL 的锁机制

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ロックの理解

##1.1 ロックの説明

##

计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。
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#1.2 ロックの重要性#
在数据库中,除传统计算资源(CPU、RAM、I\O等)的争抢,数据也是一种供多用户共享的资源。
如何保证数据并发访问的一致性,有效性,是所有数据库必须要解决的问题。
锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素,因此锁对数据库尤其重要。
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1.3 ロックの欠点

加锁是消耗资源的,锁的各种操作,包括获得锁、检测锁是否已解除、释放锁等 ,都会增加系统的开销。
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1.4 簡単な例

现如今网购已经特别普遍了,比如淘宝双十一活动,当天的人流量是千万及亿级别的,但商家的库存是有限的。
系统为了保证商家的商品库存不发生超卖现象,会对商品的库存进行锁控制。当有用户正在下单某款商品最后一件时,
系统会立马对该件商品进行锁定,防止其他用户也重复下单,直到支付动作完成才会释放(支付成功则立即减库存售罄,支付失败则立即释放)。
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ロックの種類

2.1 テーブル ロック

タイプ

读锁(read lock),也叫共享锁(shared lock)
针对同一份数据,多个读操作可以同时进行而不会互相影响(select)
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写锁(write lock),也叫排他锁(exclusive lock)
当前操作没完成之前,会阻塞其它读和写操作(update、insert、delete)
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ストレージ エンジンのデフォルト ロック

MyISAM
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特徴

1. 对整张表加锁
2. 开销小
3. 加锁快
4. 无死锁
5. 锁粒度大,发生锁冲突概率大,并发性低
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結論

1. 读锁会阻塞写操作,不会阻塞读操作
2. 写锁会阻塞读和写操作
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提案
MyISAM的读写锁调度是写优先,这也是MyISAM不适合做写为主表的引擎,因为写锁以后,其它线程不能做任何操作,大量的更新使查询很难得到锁,从而造成永远阻塞。
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2.2 行ロック

タイプ

读锁(read lock),也叫共享锁(shared lock)
允许一个事务去读一行,阻止其他事务获得相同数据集的排他锁
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写锁(write lock),也叫排他锁(exclusive lock)
允许获得排他锁的事务更新数据,阻止其他事务取得相同数据集的共享锁和排他锁
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意向共享锁(IS)
一个事务给一个数据行加共享锁时,必须先获得表的IS锁
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意向排它锁(IX)
一个事务给一个数据行加排他锁时,必须先获得该表的IX锁
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ストレージ エンジンのデフォルト ロック

InnoDB
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機能
1. 对一行数据加锁
2. 开销大
3. 加锁慢
4. 会出现死锁
5. 锁粒度小,发生锁冲突概率最低,并发性高
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トランザクションの同時実行によって引き起こされる問題

1. 更新丢失
解决:让事务变成串行操作,而不是并发的操作,即对每个事务开始---对读取记录加排他锁
2. 脏读
解决:隔离级别为Read uncommitted
3. 不可重读
解决:使用Next-Key Lock算法来避免
4. 幻读
解决:间隙锁(Gap Lock)
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2.3 ページ ロック

开销、加锁时间和锁粒度介于表锁和行锁之间,会出现死锁,并发处理能力一般(此锁不做多介绍)
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## #どうやってロックするの?

3.1 テーブル ロック

暗黙的ロック (デフォルト、自動ロックおよび自動解放)

select //上读锁
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rrree

明示的ロック (手動)

insert、update、delete //上写锁
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ロック解除 (手動)

lock table tableName read;//读锁
lock table tableName write;//写锁
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session01

session02#select * from Teacher; //通常通り読み取ることができますselect * from Teacher;//正常に読み取ることができますupdate Teacher set name = 3 where id =2;//エラーが報告され、読み取りロックのため書き込みできませんテーブルのロックを解除;//ロック解除されたsession02
## lock table Teacher read;//ロックを読み取り

update Teacher set name = 3 where id =2;//ブロックされた
##update Teacher set name = 3 where id =2; //更新操作は成功しました

session01
##ロックテーブル教師書き込み;//書き込みロック#select * from Teacher; //正常に読み取れますselect * from Teacher;//ブロックされます更新教師セット名 = 4 (id =2);//ブロックされたunlock tables;//Unlockselect * from Teacher;//正常に読み上げましたupdate Teacher set name = 4 where id =2;//更新操作が成功しました#暗黙的ロック (デフォルト、自動ロックおよび自動解放)明示的ロック (手動)ロック解除 (手動)
insert、update、delete //上写锁
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#update Teacher set name = 3 ここでid =2; //通常更新可能


#3.2 行ロック

unlock tables;//所有锁表
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errree
select //不会上锁
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session01

session02

開始;

update Teacher set name = 3 where id =2;//更新操作可能教師セット名 = 5 を更新 (ID =2);//ブロックされたコミット;update Teacher set name = 5 where id =2;//更新操作が成功しましたsession02
##select * from Teacher where id = 2 lock in share mode;//Read lock
select * from Teacher where id = 2;//通常通り読み取れます



session01

##begin;
select * from Teacher where id = 2 for update;//write lockupdate Teacher set name = 3 where id = 2;//更新操作可能update Teacher set name = 5 where id = 2 2;//ブロックされた更新教師セット名 = 5、ID =2;//更新操作が成功しました
##select * from Teacher where id = 2 ;//通常通り読み取ることができます
#ロールバック;

为什么上了写锁,别的事务还可以读操作?
因为InnoDB有MVCC机制(多版本并发控制),可以使用快照读,而不会被阻塞。
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行锁的实现算法

4.1 Record Lock锁

单个行记录上的锁
Record Lock总是会去锁住索引记录,如果InnoDB存储引擎表建立的时候没有设置任何一个索引,这时InnoDB存储引擎会使用隐式的主键来进行锁定
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4.2 Gap Lock锁

当我们用范围条件而不是相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引加锁,对于键值在条件范围内但并不存在的记录。

优点:解决了事务并发的幻读问题
不足:因为query执行过程中通过范围查找的话,他会锁定争个范围内所有的索引键值,即使这个键值并不存在。
间隙锁有一个致命的弱点,就是当锁定一个范围键值之后,即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定,而造成锁定的时候无法插入锁定键值范围内任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害。
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4.3 Next-key Lock锁

同时锁住数据+间隙锁
在Repeatable Read隔离级别下,Next-key Lock 算法是默认的行记录锁定算法。
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4.4 行锁的注意点

1. 只有通过索引条件检索数据时,InnoDB才会使用行级锁,否则会使用表级锁(索引失效,行锁变表锁)
2. 即使是访问不同行的记录,如果使用的是相同的索引键,会发生锁冲突
3. 如果数据表建有多个索引时,可以通过不同的索引锁定不同的行
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如何排查锁?

5.1 表锁

查看表锁情况

show open tables;
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一张图彻底搞懂 MySQL 的锁机制

表锁分析

show status like 'table%';
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一张图彻底搞懂 MySQL 的锁机制

1. table_locks_waited
出现表级锁定争用而发生等待的次数(不能立即获取锁的次数,每等待一次值加1),此值高说明存在着较严重的表级锁争用情况
2. table_locks_immediate
产生表级锁定次数,不是可以立即获取锁的查询次数,每立即获取锁加1
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5.2 行锁

行锁分析

show status like 'innodb_row_lock%';
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一张图彻底搞懂 MySQL 的锁机制

1. innodb_row_lock_current_waits //当前正在等待锁定的数量
2. innodb_row_lock_time //从系统启动到现在锁定总时间长度
3. innodb_row_lock_time_avg //每次等待所花平均时间
4. innodb_row_lock_time_max //从系统启动到现在等待最长的一次所花时间
5. innodb_row_lock_waits //系统启动后到现在总共等待的次数
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information_schema库

1. innodb_lock_waits表
2. innodb_locks表
3. innodb_trx表
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优化建议

1. 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成,避免无索引行锁升级为表锁
2. 合理设计索引,尽量缩小锁的范围
3. 尽可能较少检索条件,避免间隙锁
4. 尽量控制事务大小,减少锁定资源量和时间长度
5. 尽可能低级别事务隔离
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死锁

6.1 解释

指两个或者多个事务在同一资源上相互占用,并请求锁定对方占用的资源,从而导致恶性循环的现象
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6.2 产生的条件

1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用
2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放
3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在没有使用完之前,不能强行剥夺
4. 循环等待条件:多个进程之间形成的一种互相循环等待的资源的关系
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6.1 解决

1. 查看死锁:show engine innodb status \G
2. 自动检测机制,超时自动回滚代价较小的事务(innodb_lock_wait_timeout 默认50s)
3. 人为解决,kill阻塞进程(show processlist)
4. wait for graph 等待图(主动检测)
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6.1 如何避免

1. 加锁顺序一致,尽可能一次性锁定所需的数据行
2. 尽量基于primary(主键)或unique key更新数据
3. 单次操作数据量不宜过多,涉及表尽量少
4. 减少表上索引,减少锁定资源
5. 尽量使用较低的隔离级别
6. 尽量使用相同条件访问数据,这样可以避免间隙锁对并发的插入影响
7. 精心设计索引,尽量使用索引访问数据
8. 借助相关工具:pt-deadlock-logger
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乐观锁与悲观锁

一张图彻底搞懂 MySQL 的锁机制

7.1 悲观锁

解释

假定会发生并发冲突,屏蔽一切可能违反数据完整性的操作
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实现机制

表锁、行锁等
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实现层面

数据库本身
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适用场景

并发量大
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7.2 乐观锁

解释

假设不会发生并发冲突,只在提交操作时检查是否违反数据完整性
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实现机制

提交更新时检查版本号或者时间戳是否符合
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实现层面

业务代码
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适用场景

并发量小
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ソース:learnku.com
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