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03 InnoDB锁问题

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发表于 2010-9-14 17:35:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

InnoDB与MyISAM的最大不同有两点:一是支持事务(TRANSACTION);二是采用了行级锁。行级锁与表级锁本来就有许多不同之处,另外,事务的引入也带来了一些新问题。下面我们先介绍一点背景知识,然后详细讨论InnoDB的锁问题。

背景知识

1.事务(Transaction)及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。



  • 原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,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。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性;事务结束时,所有的内部数据结构(如B树索引或双向链表)也都必须是正确的。
  • 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。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
  • 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。

银行转帐就是事务的一个典型例子。

2.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。



  • 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。
  • 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"。
  • 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”。
  • 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”。


3.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。



  • 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。
  • 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,好象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。

表20-5                                             4种隔离级别比较
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




已提交度(Read committed)

语句级




可重复读(Repeatable read)

事务级




可序列化(Serializable)

最高级别,事务级





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,这些内容在后面的章节中将会做进一步介绍。

获取InnoDB行锁争用情况   

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:

  1. mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
  2. +-------------------------------+-------+
  3. | Variable_name                 | Value |
  4. +-------------------------------+-------+
  5. | InnoDB_row_lock_current_waits | 0     |
  6. | InnoDB_row_lock_time          | 0     |
  7. | InnoDB_row_lock_time_avg      | 0     |
  8. | InnoDB_row_lock_time_max      | 0     |
  9. | InnoDB_row_lock_waits         | 0     |
  10. +-------------------------------+-------+
  11. 5 rows in set (0.01 sec)
复制代码

如果发现锁争用比较严重,如InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比较高,还可以通过设置InnoDB Monitors来进一步观察发生锁冲突的表、数据行等,并分析锁争用的原因。
具体方法如下:

  1. mysql> CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;
  2. Query OK, 0 rows affected (0.14 sec)
复制代码

然后就可以用下面的语句来进行查看:

  1. mysql> Show innodb status\G;
  2. *************************** 1. row ***************************
  3.   Type: InnoDB
  4.   Name:
  5. Status:


  6. ------------
  7. TRANSACTIONS
  8. ------------
  9. Trx id counter 0 117472192
  10. Purge done for trx's n < 0 117472190 undo n< 0 0
  11. History list length 17
  12. Total number of lock structs in row lock hash table 0
  13. LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:
  14. ---TRANSACTION 0 117472185, not started, process no 11052, OS thread id 1158191456
  15. MySQL thread id 200610, query id 291197 localhost root
  16. ---TRANSACTION 0 117472183, not started, process no 11052, OS thread id 1158723936
  17. MySQL thread id 199285, query id 291199 localhost root
  18. Show innodb status
复制代码

监视器可以通过发出下列语句来停止查看:

  1. mysql> DROP TABLE innodb_monitor;
  2. Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
复制代码

设置监视器后,在SHOW INNODB STATUS的显示内容中,会有详细的当前锁等待的信息,包括表名、锁类型、锁定记录的情况等,便于进行进一步的分析和问题的确定。打开监视器以后,默认情况下每15秒会向日志中记录监控的内容,如果长时间打开会导致.err文件变得非常的巨大,所以用户在确认问题原因之后,要记得删除监控表以关闭监视器,或者通过使用“--console”选项来启动服务器以关闭写日志文件。

InnoDB的行锁模式及加锁方法

InnoDB实现了以下两种类型的行锁。



  • l  共享锁(S):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。
  • l  排他锁(X):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读锁和排他写锁。


另外,为了允许行锁和表锁共存,实现多粒度锁机制,InnoDB还有两种内部使用的意向锁(Intention Locks),这两种意向锁都是表锁。



  • l  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。
  • l  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。


上述锁模式的兼容情况具体如表20-6所示。

表20-6                                            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。



  • &iexcl;  共享锁(S):SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE。
  • &iexcl;  排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。


用SELECT ... IN SHARE MODE获得共享锁,主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在,并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作,则很有可能造成死锁,对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用,应该使用SELECT... FOR UPDATE方式获得排他锁。

在如表20-7所示的例子中,使用了SELECT ... IN SHARE MODE加锁后再更新记录,看看会出现什么情况,其中actor表的actor_id字段为主键。
表20-7                     InnoDB存储引擎的共享锁例子
session_1

session_2

mysql> set autocommit = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> set autocommit = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

当前session对actor_id=178的记录加share mode 的共享锁:
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 lock in share mode;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.01 sec)



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> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 lock in share mode;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.01 sec)

当前session对锁定的记录进行更新操作,等待锁:
mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178;
等待



其他session也对该记录进行更新操作,则会导致死锁退出:
mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178;
ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

获得锁后,可以成功更新:
mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178;
Query OK, 1 row affected (17.67 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0



  当使用SELECT...FOR UPDATE加锁后再更新记录,出现如表20-8所示的情况。
表20-8                               InnoDB存储引擎的排他锁例子
session_1

session_2

mysql> set autocommit = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> set autocommit = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

当前session对actor_id=178的记录加for update的共享锁:
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)



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> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE    |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update;
等待

当前session可以对锁定的记录进行更新操作,更新后释放锁:
mysql> update actor set last_name = 'MONROE T' where actor_id = 178;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)



其他session获得锁,得到其他session提交的记录:
mysql> select actor_id,first_name,last_name from actor where actor_id = 178 for update;
+----------+------------+-----------+
| actor_id | first_name | last_name |
+----------+------------+-----------+
| 178      | LISA       | MONROE T  |
+----------+------------+-----------+
1 row in set (9.59 sec)



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发表于 2014-5-9 21:25:15 | 显示全部楼层
FOR UPDATE 这语句在文中说法不一,如下:
一  这里说是排他锁 :&iexcl;  排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。
二  这里说是共享锁 : 记录加for update的共享锁。

这两个地方有冲突吗?
发表于 2015-2-6 11:24:53 | 显示全部楼层
第二个例子应该是粗心写错了吧,......for update 是共享锁吧。

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