關于mysql鎖機制原理的詳細講解(一)

是計算機協調多個進程或線程并發訪問某一資源的機制。在數據庫中,除傳統的 計算資源(如cpu、ram、i/o等)的爭用以外,數據也是一種供許多用戶共享的資源。如何保證數據并發訪問的一致性、有效性是所有數據庫必須解決的一 個問題,鎖沖突也是影響數據庫并發訪問性能的一個重要因素。從這個角度來說,鎖對數據庫而言顯得尤其重要,也更加復雜。本章我們著重討論mysql鎖機制 的特點,常見的鎖問題,以及解決mysql鎖問題的一些方法或建議。?
mysql用到了很多這種鎖機制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,都是在做操作之前先上鎖。這些鎖統稱為悲觀鎖(pessimistic lock)。

MySQL鎖概述

相對其他數據庫而言,MySQL的鎖機制比較簡單,其最 顯著的特點是不同的存儲引擎支持不同的鎖機制。比如,MyISAM和MEMORY存儲引擎采用的是表級鎖(table-level locking);BDB存儲引擎采用的是頁面鎖(page-level locking),但也支持表級鎖;InnoDB存儲引擎既支持行級鎖(row-level locking),也支持表級鎖,但默認情況下是采用行級鎖。?
表級鎖:開銷小,加鎖快;不會出現死鎖;鎖定粒度大,發生鎖沖突的概率最高,并發度最低。?
行級鎖:開銷大,加鎖慢;會出現死鎖;鎖定粒度最小,發生鎖沖突的概率最低,并發度也最高。?
頁面鎖:開銷和加鎖時間界于表鎖和行鎖之間;會出現死鎖;鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間,并發度一般?
從上述特點可見,很難籠統地說哪種鎖更好,只能就具體應用的特點來說哪種鎖更合適!僅從鎖的角度 來說:表級鎖更適合于以查詢為主,只有少量按索引條件更新數據的應用,如Web應用;而行級鎖則更適合于有大量按索引條件并發更新少量不同數據,同時又有 并發查詢的應用,如一些在線事務處理(OLTP)系統。

MyISAM表鎖

MySQL的表級鎖有兩種模式:表共享讀鎖(Table Read Lock)和表獨占寫鎖(Table Write Lock)。?
對MyISAM表的讀操作,不會阻塞其他用戶對同一表的讀請求,但會阻塞對同一表的寫請求;對 MyISAM表的寫操作,則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫操作;MyISAM表的讀操作與寫操作之間,以及寫操作之間是串行的!根據如表20-2所示的 例子可以知道,當一個線程獲得對一個表的寫鎖后,只有持有鎖的線程可以對表進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待,直到鎖被釋放為止。

MyISAM存儲引擎的寫鎖阻塞讀例子:?
當一個線程獲得對一個表的寫鎖后,只有持有鎖的線程可以對表進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待,直到鎖被釋放為止。?

關于mysql鎖機制原理的詳細講解(一)

MyISAM存儲引擎的讀鎖阻塞寫例子:?
一個session使用LOCK TABLE命令給表film_text加了讀鎖,這個session可以查詢鎖定表中的記錄,但更新或訪問其他表都會提示錯誤;同時,另外一個session可以查詢表中的記錄,但更新就會出現鎖等待。?

關于mysql鎖機制原理的詳細講解(一)

如何加表鎖

MyISAM在執行查詢語句(SELECT)前,會自動給涉及的所有表加讀鎖,在執行更新操作 (UPDATE、DELETE、INSERT等)前,會自動給涉及的表加寫鎖,這個過程并不需要用戶干預,因此,用戶一般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。在示例中,顯式加鎖基本上都是為了演示而已,并非必須如此。?
給MyISAM表顯示加鎖,一般是為了在一定程度模擬事務操作,實現對某一時間點多個表的一致性讀取。例如, 有一個訂單表orders,其中記錄有各訂單的總金額total,同時還有一個訂單明細表order_detail,其中記錄有各訂單每一產品的金額小計 subtotal,假設我們需要檢查這兩個表的金額合計是否相符,可能就需要執行如下兩條SQL:

Select?sum(total)?from?orders; Select?sum(subtotal)?from?order_detail;

這時,如果不先給兩個表加鎖,就可能產生錯誤的結果,因為第一條語句執行過程中,order_detail表可能已經發生了改變。因此,正確的方法應該是:

Lock?tables?orders?read?local,?order_detail?read?local; Select?sum(total)?from?orders; Select?sum(subtotal)?from?order_detail; Unlock?tables;

要特別說明以下兩點內容:?
1、上面的例子在LOCK TABLES時加了“local”選項,其作用就是在滿足MyISAM表并發插入條件的情況下,允許其他用戶在表尾并發插入記錄,有關MyISAM表的并發插入問題,在后面還會進一步介紹。?
2、在用LOCK TABLES給表顯式加表鎖時,必須同時取得所有涉及到表的鎖,并且MySQL不支持鎖升級。也就是說,在執行LOCK TABLES后,只能訪問顯式加鎖的這些表,不能訪問未加鎖的表;同時,如果加的是讀鎖,那么只能執行查詢操作,而不能執行更新操作。其實,在自動加鎖的 情況下也基本如此,MyISAM總是一次獲得SQL語句所需要的全部鎖。這也正是MyISAM表不會出現死鎖(Deadlock Free)的原因。

當使用LOCK TABLES時,不僅需要一次鎖定用到的所有表,而且,同一個表在SQL語句中出現多少次,就要通過與SQL語句中相同的別名鎖定多少次,否則也會出錯!舉例說明如下。

(1)對actor表獲得讀鎖:

mysql>?lock?table?actor?read;? Query?OK,?0?rows?affected?(0.00?sec)

(2)但是通過別名訪問會提示錯誤:

mysql>?select?a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name? from?actor?a,actor?b? where?a.first_name?=?b.first_name?and?a.first_name?=?'Lisa'?and?a.last_name?=?'Tom'?and?a.last_name??b.last_name; ERROR?1100?(HY000):?Table?‘a’?was?not?locked?with?LOCK?TABLES

(3)需要對別名分別鎖定:

mysql>?lock?table?actor?as?a?read,actor?as?b?read; Query?OK,?0?rows?affected?(0.00?sec)

(4)按照別名的查詢可以正確執行:

mysql>?select?a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name? from?actor?a,actor?b?where?a.first_name?=?b.first_name? and?a.first_name?=?'Lisa'?and?a.last_name?=?'Tom'?and?a.last_name??b.last_name; +————+———–+————+———–+? |?first_name?|?last_name?|?first_name?|?last_name?|? +————+———–+————+———–+? |?Lisa?|?Tom?|?LISA?|?MONROE?|? +————+———–+————+———–+? 1?row?in?set?(0.00?sec)

查詢表級鎖爭用情況

可以通過檢查table_locks_waited和table_locks_immediate狀態變量來分析系統上的表鎖定爭奪:

mysql>?show?status?like?'table%'; 1Variable_name?|?Value? Table_locks_immediate?|?2979? Table_locks_waited?|?0? 2?rows?in?set?(0.00?sec))

如果Table_locks_waited的值比較高,則說明存在著較嚴重的表級鎖爭用情況。

并發插入(Concurrent Inserts)

上文提到過MyISAM表的讀和寫是串行的,但這是就總體而言的。在一定條件下,MyISAM表也支持查詢和插入操作的并發進行。?
MyISAM存儲引擎有一個系統變量concurrent_insert,專門用以控制其并發插入的行為,其值分別可以為0、1或2。

1、當concurrent_insert設置為0時,不允許并發插入。

2、當concurrent_insert設置為1時,如果MyISAM表中沒有空洞(即表的中間沒有被刪除的行),MyISAM允許在一個進程讀表的同時,另一個進程從表尾插入記錄。這也是MySQL的默認設置。

3、當concurrent_insert設置為2時,無論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾并發插入記錄。

在下面的例子中,session_1獲得了一個表的READ LOCAL鎖,該線程可以對表進行查詢操作,但不能對表進行更新操作;其他的線程(session_2),雖然不能對表進行刪除和更新操作,但卻可以對該表進行并發插入操作,這里假設該表中間不存在空洞。

上文提到過MyISAM表的讀和寫是串行的,但這是就總體而言的。在一定條件下,MyISAM表也支持查詢和插入操作的并發進行。?
MyISAM存儲引擎有一個系統變量concurrent_insert,專門用以控制其并發插入的行為,其值分別可以為0、1或2。

當concurrent_insert設置為0時,不允許并發插入。當concurrent_insert設置為1時,如果MyISAM表中沒有空洞(即表的中間沒有被刪除的行),MyISAM允許在一個進程讀表的同時,另一個進程從表尾插入記錄。這也是MySQL的默認設置。當concurrent_insert設置為2時,無論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾并發插入記錄。

在下面的例子中,session_1獲得了一個表的READ LOCAL鎖,該線程可以對表進行查詢操作,但不能對表進行更新操作;其他的線程(session_2),雖然不能對表進行刪除和更新操作,但卻可以對該表進行并發插入操作,這里假設該表中間不存在空洞。

MyISAM存儲引擎的讀寫(INSERT)并發例子:

關于mysql鎖機制原理的詳細講解(一)

可以利用MyISAM存儲引擎的并發插入特性,來解決應 用中對同一表查詢和插入的鎖爭用。例如,將concurrent_insert系統變量設為2,總是允許并發插入;同時,通過定期在系統空閑時段執行 OPTIMIZE TABLE語句來整理空間碎片,收回因刪除記錄而產生的中間空洞。

MyISAM的鎖調度

前面講過,MyISAM存儲引擎的讀鎖和寫鎖是互斥的,讀寫操作是串行的。那么,一個進程請求某個 MyISAM表的讀鎖,同時另一個進程也請求同一表的寫鎖,MySQL如何處理呢?答案是寫進程先獲得鎖。不僅如此,即使讀請求先到鎖等待隊列,寫請求后 到,寫鎖也會插到讀鎖請求之前!這是因為MySQL認為寫請求一般比讀請求要重要。這也正是MyISAM表不太適合于有大量更新操作和查詢操作應用的原 因,因為,大量的更新操作會造成查詢操作很難獲得讀鎖,從而可能永遠阻塞。這種情況有時可能會變得非常糟糕!幸好我們可以通過一些設置來調節MyISAM 的調度行為。

1、通過指定啟動參數low-priority-updates,使MyISAM引擎默認給予讀請求以優先的權利。

2、通過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使該連接發出的更新請求優先級降低。

3、通過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性,降低該語句的優先級。

雖然上面3種方法都是要么更新優先,要么查詢優先的方法,但還是可以用其來解決查詢相對重要的應用(如用戶登錄系統)中,讀鎖等待嚴重的問題。?
另外,MySQL也提供了一種折中的辦法來調節讀寫沖突,即給系統參數max_write_lock_count設置一個合適的值,當一個表的讀鎖達到這個值后,MySQL就暫時將寫請求的優先級降低,給讀進程一定獲得鎖的機會。

上面已經討論了寫優先調度機制帶來的問題和解決辦法。這 里還要強調一點:一些需要長時間運行的查詢操作,也會使寫進程“餓死”!因此,應用中應盡量避免出現長時間運行的查詢操作,不要總想用一條SELECT語 句來解決問題,因為這種看似巧妙的SQL語句,往往比較復雜,執行時間較長,在可能的情況下可以通過使用中間表等措施對SQL語句做一定的“分解”,使每 一步查詢都能在較短時間完成,從而減少鎖沖突。如果復雜查詢不可避免,應盡量安排在數據庫空閑時段執行,比如一些定期統計可以安排在夜間執行。

后續會為大家講解InnoDB鎖。

相了解更多相關問題請訪問PHP中文網:Mysql視頻教程

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THE END
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