锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。数据库锁设计的初衷是处理并发问题。作为多用户共享的资源,当出现并发访问的时候,数据库需要合理地控制资源的访问规则。而锁就是用来实现这些访问规则的重要数据结构。
在数据库中,除传统的计算资源(如CPU、RAM、I/O等)的争用以外,数据也是一种供许多用户共享的资源。数据库锁定机制简单来说,就是为了保证数据的一致性,而使各种共享资源在被并发访问变得有序所设计的一种规则。
打个比方,我们到淘宝上买一件商品,商品只有一件库存,这个时候如果还有另一个人买,那么如何解决是你买到还是另一个人买到的问题?这里肯定要用到事物,我们先从库存表中取出物品数量,然后插入订单,付款后插入付款表信息,然后更新商品数量。在这个过程中,使用锁可以对有限的资源进行保护,解决隔离和并发的矛盾。
MySQL 中有哪几种锁,列举一下?
从对数据的操作类型分类:
读锁(共享锁):针对同一份数据,多个读操作可以同时进行,不会互相影响
写锁(排他锁):当前写操作没有完成,会阻断其他写锁和读锁
从对数据的操作粒度分类:
为了平衡数据库系统在高并发响应(每次锁定的数据范围越小越好)和系统响应(管理锁耗费系统资源,如获取、检查与释放锁等),出现锁粒度的概念。
- 全局锁:对整个数据库实例加锁。MySQL 提供了一个加全局读锁的方法,命令是 Flush tables with read lock (FTWRL)。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:数据更新语句(数据的增删改)、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。也就是把整库每个表都 select 出来存成文本。
表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低(MyISAM 和 MEMORY 存储引擎采用的是表级锁);
ps:另一类表级的锁是 MDL(meta data lock)。MDL 不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上。MDL 的作用是,保证读写的正确性。因此,在 MySQL 5.5 版本中引入了 MDL,当对一个表做增删改查操作的时候,加 MDL 读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加 MDL 写锁。注意:MDL 会直到事务提交才释放,在做表结构变更的时候,你一定要小心不要导致锁住线上查询和更新。行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高(InnoDB 存储引擎既支持行级锁也支持表级锁,但默认情况下是采用行级锁);
页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。(BDB 存储引擎支持页面锁)
适用:从锁的角度来说,表级锁更适合于以查询为主,只有少量按索引条件更新数据的应用,如Web应用;而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据,同时又有并发查询的应用,如一些在线事务处理(OLTP)系统。
数据库的乐观锁和悲观锁?
乐观锁和悲观锁是两种并发控制的思想,可用于解决丢失更新问题。
乐观锁会“乐观地”假定大概率不会发生并发更新冲突,访问、处理数据过程中不加锁,只在更新数据时根据版本号或时间戳判断是否有冲突,有则处理,无则提交事务。用数据版本(Version)记录机制实现,这是乐观锁最常用的一种实现方式
悲观锁会“悲观地”假定大概率会发生并发更新冲突,访问、处理数据前就加排他锁,在整个数据处理过程中锁定数据,事务提交或回滚后才释放锁。另外与乐观锁相对应的,悲观锁是由数据库自己实现了的,要用的时候,我们直接调用数据库的相关语句就可以了。
MySQL中InnoDB引擎的行锁是怎么实现的?InnoDB有哪些行锁的算法?
MySQL 的行锁是在引擎层由各个引擎自己实现的。但并不是所有的引擎都支持行锁,比如 MyISAM 引擎就不支持行锁。不支持行锁意味着并发控制只能使用表锁,对于这种引擎的表,同一张表上任何时刻只能有一个更新在执行,这就会影响到业务并发度。InnoDB 是支持行锁的,这也是 MyISAM 被 InnoDB 替代的重要原因之一。
ps: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。基于这个协议,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。
InnoDB 实现了以下两种类型的行锁:
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。
排他锁(X):允许获得其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。
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(IntentionLocks),这两种意向锁都是表锁:
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。
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。
索引失效会导致行锁变表锁。比如 vchar 查询不写单引号的情况。
InnoDB有三种行锁的算法(对指定索引项加锁):
- 记录锁(Record Locks): 单个行记录上的锁。对索引项加锁,锁定符合条件的行。其他事务不能修改和删除加锁项;
# 在 id=1 的记录上加上记录锁,以阻止其他事务插入,更新,删除 id=1 这一行
SELECT * FROM table WHERE id = 1 FOR UPDATE;
# 通过 主键索引 与 唯一索引 对数据行进行 UPDATE 操作时,也会对该行数据加记录锁(id列作为主键列或者唯一索引列)
UPDATE SET age = 50 WHERE id = 1;
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间隙锁(Gap Locks): 当我们使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项加锁。对于键值在条件范围内但并不存在的记录,叫做“间隙”。InnoDB 也会对这个“间隙”加锁,这种锁机制就是所谓的间隙锁,GAP锁。
对索引项之间的“间隙”加锁,锁定记录的范围(对第一条记录前的间隙或最后一条将记录后的间隙加锁),不包含索引项本身。其他事务不能在锁范围内插入数据,这样就防止了别的事务新增幻影行(同一事务的两次读不同)。
间隙锁基于非唯一索引,它锁定一段范围内的索引记录。间隙锁基于下面将会提到的 Next-KeyLocking 算法,请务必牢记:使用间隙锁锁住的是一个区间,而不仅仅是这个区间中的每一条数据。
# 即所有在 (1,10) 区间内的记录行都会被锁住,所有id 为 2、3、4、5、6、7、8、9 的数据行的插入会被阻塞(锁住整个区间)
# 但是 1 和 10 两条记录行并不会被锁住。
SELECT * FROM table WHERE id BETWEN 1 AND 10 FOR UPDATE;
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临键锁(Next-key Locks): 是记录锁与间隙锁的组合,它的封锁范围,既包含索引记录,又包含索引区间。(临键锁的主要目的也是为了避免幻读(Phantom Read)。如果把事务的隔离级别降级为RC,临键锁则也会失效。)
Next-Key 可以理解为一种特殊的间隙锁,也可以理解为一种特殊的算法。通过临建锁可以解决幻读的问题。 每个数据行上的非唯一索引列上都会存在一把临键锁,当某个事务持有该数据行的临键锁时,会锁住一段左开右闭区间的数据。需要强调的一点是InnoDB 中行级锁是基于索引实现的,临键锁只与非唯一索引列有关,在唯一索引列(包括主键列)上不存在临键锁。
对于行的查询,都是采用该方法,主要目的是解决幻读的问题。
MySQL 遇到过死锁问题吗,你是如何解决的?
死锁产生:
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
当事务试图以不同的顺序锁定资源时,就可能产生死锁。多个事务同时锁定同一个资源时也可能会产生死锁
锁的行为和顺序和存储引擎相关。以同样的顺序执行语句,有些存储引擎会产生死锁有些不会。死锁有双重原因:真正的数据冲突;存储引擎的实现方式。
检测死锁:数据库系统实现了各种死锁检测和死锁超时的机制。InnoDB存储引擎能检测到死锁的循环依赖并立即返回一个错误。
(1)主动恢复策略(推荐):死锁发生以后,只有部分或完全回滚其中一个事务,才能打破死锁,InnoDB目前处理死锁的方法是,将持有最少行级排他锁的事务进行回滚。参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on(默认),表示开启这个逻辑。所以事务型应用程序在设计时必须考虑如何处理死锁,多数情况下只需要重新执行因死锁回滚的事务即可。
(2)外部锁的死锁检测,被动恢复策略:发生死锁后,InnoDB 一般都能自动检测到,并使一个事务释放锁并回退,另一个事务获得锁,继续完成事务。但在涉及外部锁,或涉及表锁的情况下,InnoDB 并不能完全自动检测到死锁, 需要设置锁等待超时参数innodb_lock_wait_timeout 来解决,默认50s,对在线服务不可接受。
死锁影响性能:死锁检测要耗费大量的 CPU 资源。死锁会影响性能而不是会产生严重错误,因为InnoDB会自动检测死锁状况并回滚其中一个受影响的事务。在高并发系统上,当许多线程等待同一个锁时,死锁检测可能导致速度变慢。
有时当发生死锁时,禁用死锁检测(使用innodb_deadlock_detect配置选项)可能会更有效(但是存在风险,如果出现死锁了,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。)
另一个思路是控制并发度。根据上面的分析,你会发现如果并发能够控制住,比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,可以考虑在中间件实现;如果你的团队有能修改 MySQL 源码的人,也可以做在 MySQL 里面。基本思路就是,对于相同行的更新,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。
MyISAM避免死锁:
- 在自动加锁的情况下,MyISAM 总是一次获得 SQL 语句所需要的全部锁,所以 MyISAM 表不会出现死锁。
InnoDB避免死锁:
为了在单个InnoDB表上执行多个并发写入操作时避免死锁,可以在事务开始时通过为预期要修改的每个元祖(行)使用 SELECT ... FOR UPDATE 语句来获取必要的锁,让这些行的更改语句是在之后才执行的。
在事务中,如果要更新记录,应该直接申请足够级别的锁,即排他锁,而不应先申请共享锁、更新时再申请排他锁,因为这时候当用户再申请排他锁时,其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁,从而造成锁冲突,甚至死锁
如果事务需要修改或锁定多个表,则应在每个事务中以相同的顺序使用加锁语句。 在应用中,如果不同的程序会并发存取多个表,应尽量约定以相同的顺序来访问表,这样可以大大降低产生死锁的机会
通过 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 获取行的读锁后,如果当前事务再需要对该记录进行更新操作,则很有可能造成死锁。
改变事务隔离级别
如果出现死锁,可以用 show engine innodb status; 命令来确定最后一个死锁产生的原因。返回结果中包括死锁相关事务的详细信息,如引发死锁的 SQL 语句,事务已经获得的锁,正在等待什么锁,以及被回滚的事务等。据此可以分析死锁产生的原因和改进措施。
数据库中Select_for_update的含义?(腾讯1)
MySQL中select * for update锁表的问题:记录锁
表级:引擎 MyISAM , 理解为锁住整个表,可以同时读,写不行
行级:引擎 INNODB , 单独的一行记录加锁,其他事务不能删除和修改加锁项。仅对指定的记录进行加锁,这样其它进程还是可以对同一个表中的其它记录进行操作。
以上仅供学习使用
参考鸣谢:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/29150809
https://juejin.im/post/5e3eb616f265da570d734dcb#heading-105
https://blog.csdn.net/yin767833376/article/details/81511377