74-MySQL-事务-加锁方式分-显式锁和隐式锁

一、隐式锁

一个事务在执行INSERT操作时,如果即将插入的间隙已经被其他事务加了gap锁,那么本次INSERT操作会阻塞,并且当前事务会在该间隙上加一个插入意向锁,否则一般情况下INSERT操作是不加锁的。如果一个事务第一插入了一条记录(此时并没有在内存生产与该记录关联的锁结构),然后另一个事务:
情况1、立即使用SELECT . . . FOR SHARE语句读取这条记录,也就是要获取这条记录的S 锁,或者使用SELECT . . . FOR UPDATE语句读取这条记录,也就是要获取这条记录的X锁,怎么办?如果允许这种情况的发生,那么可能产生脏读问题
情况2、立即修改这条记录,也就是要获取这条记录的X 锁,怎么办?如果允许这种情况的发生,那么可能产生脏写问题。
这时候事务id要起作用了。把聚簇索引二级索引中的记录分开来分析

1、情景一:聚簇索引

对于聚簇索引记录来说,有一个 trx_id 隐藏列,该隐藏列记录着最后改动改记录的事务id。那么如果在当前事务中新插入一条聚簇索引记录后,该记录的trx_id隐藏列代表的就是当前事务的事务id,如果其他事务此时想对该记录添加 S 锁 或者 X 锁时,第一会看一下该记录的 trx_id 隐藏列代表的事务是否时当前的活跃事务,如果是,那么就协助当前事务创建一个X锁(也就是为当前事务创建一个锁结构,is_waiting属性是 false),然后自己进入等待状态(也就是为自己也创建一个锁结构,is_waiting属性是 true

2、情景二:二级索引

对于二级索引记录来说,本身并没有trx_id隐藏列,但是在二级索引页面的Page Header部分有一个PAGE_MAX_TRX_ID属性,该属性代表对该页面做改动的最大的事务id,如果PAGE_MAX_TRX_ID属性值小于当前最小的活跃事务id,说明对该页面做修改的事务都已经提交了,否则就需要在页面中定位到对应的二级索引记录,然后回表找到它对应的聚簇索引记录,然后再重复情景一的做法

3、小结

一个事务对新插入的记录可以不显示的加锁(生成一个锁结构),但是由于事务id的存在,相当于加了一个隐式锁。别的事务在对这条记录加S锁或者X锁时,由于隐式锁的存在,会先协助当前事务生成一个锁结构,然后自己再生成一个锁结构后进入等待状态隐式锁是一种延迟加锁的机制,从而来减少加锁的数量。
隐式锁在实际内存对象中并不含有这个锁信息。只有当产生锁等待时,隐式锁转化为显式锁

4、实战

InnoDB的INSERT操作,对插入的记录不加锁,但是此时如果另一个线程进行当前读,会怎样?

  • Session1

BEGIN ;

SELECT *
FROM student;

INSERT INTO student
    VALUE (4,  Raven ,  三班 );

  • Session2

BEGIN ;

SELECT *
FROM student FOR SHARE ;

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  • 查看锁信息

SELECT *
FROM performance_schema.data_lock_waits;

小结:隐式锁的逻辑过程

  • A、InnoDB的每条记录中都一个隐含的trx_id字段,这个字段存在于聚簇索引的B+Tree中。
  • B、在操作一条记录前,第一根据记录中的trx_id检查该事务是否是活动的事务(未提交或回滚)。如果是活动的事务,第一将 隐式锁转换为 显式锁 (就是为该事务添加一个锁)。
  • C、检查是否有锁冲突,如果有冲突,创建锁,并设置为waiting状态。如果没有冲突不加锁,跳到E。
  • D、等待加锁成功,被唤醒,或者超时。
  • E、写数据,并将自己的trx_id写入trx_id字段。

二、 显式锁

通过特定的语句进行加锁,我们一般称之为显示加锁

  • 显示加共享锁

SELECT . . . FOR SHARE 

  • 显示加排它锁

SELECT . . . FOR UPDATE 

三、全局锁

全局锁就是对 整个数据库实例 加锁。当你需要让整个库处于 只读状态 的时候,可以使用这个命令,之后其他线程的以下语句会被阻塞:
1、数据更新语句(数据的增删改)
2、数据定义语句(包括建表、修改表结构等)和更新类事务的提交语句。
全局锁的典型使用 场景 是:做 全库逻辑备份

  • 全局锁的命令

Flush tables with read lock

四、死锁

死锁是指两个或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。两个事务都持有对方需要的锁,并且在等待对方释放,并且双方都不会释放自己的锁

1、实战1

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2、小结

这时候,事务1在等待事务2释放id=2的行锁,而事务2在等待事务1释放id=1的行锁。 事务1和事务2在相互等待对方的资源释放,就是进入了死锁状态。当出现死锁后来,有 两种策略

  • 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。
  • 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(将持有最少行级排他锁的事务进行回滚),让其他事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为on ,表明开启这个逻辑。

4、产生死锁的必要条件:两个(或以上)的 Session加锁的顺序不一致

  • 1、2个或者2个以上事务
  • 2、每个事务都已经持有锁并且申请新的锁
  • 3、锁资源同时只能被同一个事务持有或者不兼容
  • 4、事务之间由于持有锁和申请锁导致彼此循环等待

5、处理死锁

5.1、方式1-等待,直到超时(Innodb_lock_wait_timeout=50s)

当两个事务相互等待时,当一个事务等待时间超过设置的阈值时,就将其回滚,另外事务继续进行。这种方法简单有效,在InnoDB中,参数Innodb_lock_wait_timeout用来设置超时时间。
缺点:对于在线服务来说,这个等待时间往往是无法接受的
如果将该参数修改短一些,如1s,0.1s是不合适,容易吴伤到普通的锁等待

5.2、方式2-使用死锁检测进行死锁处理

方式1检测死锁太过被动,InnoDB还提供了wait-for graph 算法来主动进行死锁检测,每当加锁请求无法立即满足需要并进入等待时,wait-for graph 算法都会被触发。这是一种较为主动的死锁检测机制,要求数据库保存锁的信息链表事务等待链表两部分信息

  • wait-for graph 算法

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  • 基于这两个信息,可以绘制wait-for graph等待图

死锁检测的原理是构建一个以事务为顶点、锁位边的有向图,判断有向图是否存在环,存在即有死锁。一旦检测到回路、有死锁,这时候InnoDB存储引擎会选择回滚 undo 量最小的事务,让其他事务继续执行(innodb_deadlock_detect=on表明开启这个逻辑)

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  • 死锁检测缺点:每个新的被阻塞的线程,都需要判断是不是由于自己的加入导致了死锁,这个操作时间复杂度是O(n)。如果100个并发线程同时更新同一行,意味着样检查100*100=1万次,1万个线程就会有1千万次检测

5.3、解决 死锁

5.3.1、方式1

关闭死锁检测,但意味着可能会出现大量的超时,会导致业务有损

5.3.1、方式2

控制并发访问的数量。列如在中间件中实现对于一样行的更新,在进入引擎之前排队,这样在InnoDB内部就不会有大量的死锁检测工作

5.4、第二种策略的成本分析

方法1:关闭死锁检测

如果能确保这个业务必定不会出现死锁,可以临时把死锁检测关掉。但是这种操作本身带有必定的风险,由于业务设计的时候一般不会把死锁当做一个严重错误,毕竟出现死锁了,就回滚,然后通过业务重试一般就没问题了,这是 业务无损 的。而关掉死锁检测意味着可能会出现大量的超时,这是业务有损 的。

方法2:控制并发度

如果并发能够控制住,列如同一行同时最多只有10个线程在更新,那么死锁检测的成本很低,就不会出现这个问题。
这个并发控制要做在 数据库服务端 。如果你有中间件,可以思考在 中间件实现 ;甚至有能力修改MySQL源码的人,也可以做在MySQL里面。基本思路就是,对于一样行的更新,在进入引擎之前排队,这样在InnoDB内部就不会有大量的死锁检测工作了。

6、小结:避免死锁

  • 合理设计索引,使业务 SQL 尽可能通过索引定位更少的行,减少锁竞争
  • 调整业务逻辑 SQL 执行顺序,避免 UPDATE / DELETE长时间持有锁的 SQL 在事务前面
  • 避免大事务,尽量将大事务拆成多个小事务来处理,小事务缩短锁定资源的时间,发生锁冲突的几率也更小
  • 在并发比较高的系统中,不要显示加锁,特别是是在事务里显示加锁。如SELECT . . . FOR UPDATE语句,如果是在事务里运行了 Start Transaction 或设置了 autocommit = 0,那么就会锁定所查找到的记录
  • 降低隔离级别。如果业务允许,将隔离级别调低也是较好的选择,列如将隔离级别从RR调整为RC,可以避免掉许多由于gap锁造成的死锁
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THE END
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