加锁规则。这个规则中,包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”:
基于下面这个表 t:
CREATE TABLE `t` (
`id` int(11) NOT NULL,
`c` int(11) DEFAULT NULL,
`d` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `c` (`c`)
) ENGINE=InnoDB;
insert into t values(0,0,0),(5,5,5),
(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);
看下这个例子,分析一下这条查询语句的加锁范围:
begin;
select * from t where id>9 and id<12 order by id desc for update;
利用上面的加锁规则,这个语句的加锁范围是主键索引上的 (0,5]、(5,10]和 (10, 15)。也就是说,id=15 这一行,并没有被加上行锁。
加锁单位是 next-key lock,都是前开后闭区间,但是这里用到了优化 2,即索引上的等值查询,向右遍历的时候 id=15 不满足条件,所以 next-key lock 退化为了间隙锁 (10, 15)。
查询语句中 where 条件是大于号和小于号,这里的“等值查询”又是从哪里来的呢?这里先拆解一下加锁过程
也就是说,在执行过程中,通过树搜索的方式定位记录的时候,用的是“等值查询”的方法。
这个语句的加锁范围是什么?
begin;
select id from t where c in(5,20,10) lock in share mode;
先来看这条语句的 explain 结果
图 2 in 语句的 explain 结果
可以看出,这条 in 语句使用了索引 c 并且 rows=3,说明这三个值都是通过 B+ 树搜索定位的。
在查找 c=5 的时候,先锁住了 (0,5]。但是因为 c 不是唯一索引,为了确认还有没有别的记录 c=5,就要向右遍历,找到 c=10 才确认没有了,这个过程满足优化 2,所以加了间隙锁 (5,10)。
同样的,执行 c=10 这个逻辑的时候,加锁的范围是 (5,10] 和 (10,15);
执行 c=20 这个逻辑的时候,加锁的范围是 (15,20] 和 (20,25)。
这条语句在索引 c 上加的三个记录锁的顺序是:先加 c=5 的记录锁,再加 c=10 的记录锁,最后加 c=20 的记录锁。
这些锁是“在执行过程中一个一个加的”,而不是一次性加上去的。
有另外一个语句,是这么写的:
select id from t where c in(5,20,10) order by c desc for update;
间隙锁是不互锁的,但是这两条语句都会在索引 c 上的 c=5、10、20 这三行记录上加记录锁。
这里需要注意一下,由于语句里面是 order by c desc, 这三个记录锁的加锁顺序,是先锁 c=20,然后 c=10,最后是 c=5。
也就是说,这两条语句要加锁相同的资源,但是加锁顺序相反。当这两条语句并发执行的时候,就可能出现死锁。
图 3 是在出现死锁后,执行 show engine innodb status 命令得到的部分输出。
这个命令会输出很多信息,有一节 LATESTDETECTED DEADLOCK,就是记录的最后一次死锁信息。
这图中的几个关键信息:
test
.t
,说明在等的是表 t 的索引 c 上面的锁;test
.t
表示锁是在表 t 的索引 c 上;从上面这些信息中,我们就知道:
因此导致了死锁。这里可以得到两个结论:
图 4 delete 导致间隙变化
可以看到,由于 session A 并没有锁住 c=10 这个记录,所以 session B 删除 id=10 这一行是可以的。但是之后,session B 再想 insert id=10 这一行回去就不行了。
看一下此时 show engine innodb status 的结果
test
.t
,表示这个语句被锁住是因为表 t 主键上的某个锁。因此,就知道了,由于 delete 操作把 id=10 这一行删掉了,原来的两个间隙 (5,10)、(10,15)变成了一个 (5,15)。
session A 执行完 select 语句后,什么都没做,但它加锁的范围突然“变大”了;
所谓“间隙”,其实根本就是由“这个间隙右边的那个记录”定义的。
图 6 update 的例子
session A 的加锁范围是索引 c 上的 (5,10]、(10,15]、(15,20]、(20,25]和 (25,supremum]。
注意:根据 c>5 查到的第一个记录是 c=10,因此不会加 (0,5]这个 next-key lock。
之后 session B 的第一个 update 语句,要把 c=5 改成 c=1,可以理解为两步:
按照上一节说的,索引 c 上 (5,10) 间隙是由这个间隙右边的记录,也就是 c=10 定义的。所以通过这个操作,session A 的加锁范围变成了图 7 所示的样子:
图 7 session B 修改后, session A 的加锁范围
接下来 session B 要执行 update t set c = 5 where c = 1 这个语句了,一样地可以拆成两步:
第一步试图在已经加了间隙锁的 (1,10) 中插入数据,所以就被堵住了。
思考
一个空表有间隙吗?这个间隙是由谁定义的?怎么验证这个结论呢?
一个空表就只有一个间隙。
在空表上执行:begin; select * from t where id>1 for update;
这个查询语句加锁的范围就是 next-key lock (-∞, supremum]。
验证方法
show engine innodb status 部分结果
先对和 MySQL 相关的误删数据,做下分类:
使用 delete 语句误删了数据行,可以用 Flashback 工具通过闪回把数据恢复回来。
原理是:
修改 binlog 的内容,拿回原库重放。而能够使用这个方案的前提是,需要确保 binlog_format=row 和 binlog_row_image=FULL。
具体恢复数据时,对单个事务做如下处理:
如果误操作不是一个,而是多个,会怎么样呢?比如下面三个事务:
(A)delete ...
(B)insert ...
(C)update ...
要把数据库恢复回这三个事务操作之前的状态,用 Flashback 工具解析 binlog 后,写回主库的命令是:
(reverse C)update ...
(reverse B)delete ...
(reverse A)insert ...
也就是说,如果误删数据涉及到了多个事务的话,需要将事务的顺序调过来再执行。
需要说明的是,不建议你直接在主库上执行这些操作。
恢复数据比较安全的做法,是恢复出一个备份,或者找一个从库作为临时库,在这个临时库上执行这些操作,然后再将确认过的临时库的数据,恢复回主库。
这是因为,一个在执行线上逻辑的主库,数据状态的变更往往是有关联的。可能由于发现数据问题的时间晚了一点儿,就导致已经在之前误操作的基础上,业务代码逻辑又继续修改了其他数据。所以,如果这时候单独恢复这几行数据,而又未经确认的话,就可能会出现对数据的二次破坏。
不止要说误删数据的事后处理办法,更重要是要做到事前预防。有以下两个建议:
设置了 sql_safe_updates=on,如果真的要把一个小表的数据全部删掉,应该怎么办呢?
如果确定这个删除操作没问题的话,可以在 delete 语句中加上 where 条件,比如 where id>=0。
但是,delete 全表是很慢的,需要生成回滚日志、写 redo、写 binlog。
所以,从性能角度考虑,你该优先考虑使用 truncate table 或者 drop table 命令。
这种情况下,要想恢复数据,就需要使用全量备份,加增量日志的方式了。这个方案要求线上有定期的全量备份,并且实时备份 binlog。
在这两个条件都具备的情况下,假如有人中午 12 点误删了一个库,恢复数据的流程如下:
流程的示意图如下所示:
图 1 数据恢复流程 -mysqlbinlog 方法
说明:
不过,即使这样,使用 mysqlbinlog 方法恢复数据还是不够快,主要原因有两个:
一种加速的方法是,在用备份恢复出临时实例之后,将这个临时实例设置成线上备库的从库,这样:
过程的示意图如下所示:
图中 binlog 备份系统到线上备库有一条虚线,是指如果由于时间太久,备库上已经删除了临时实例需要的 binlog 的话,我们可以从 binlog 备份系统中找到需要的 binlog,再放回备库中。
假设,发现当前临时实例需要的 binlog 是从 master.000005 开始的,但是在备库上执行 show binlogs 显示的最小的 binlog 文件是 master.000007,意味着少了两个 binlog 文件。这时,我们就需要去 binlog 备份系统中找到这两个文件。
把之前删掉的 binlog 放回备库的操作步骤,是这样的:
不论是把 mysqlbinlog 工具解析出的 binlog 文件应用到临时库,还是把临时库接到备库上,这两个方案的共同点是:误删库或者表后,恢复数据的思路主要就是通过备份,再加上应用 binlog 的方式。
就是说,这两个方案都要求备份系统定期备份全量日志,而且需要确保 binlog 在被从本地删除之前已经做了备份。
但是,一个系统不可能备份无限的日志,还需要根据成本和磁盘空间资源,设定一个日志保留的天数。
建议
不论使用上述哪种方式,都要把这个数据恢复功能做成自动化工具,并且经常拿出来演练。
- 虽然“发生这种事,大家都不想的”,但是万一出现了误删事件,能够快速恢复数据,将损失降到最小,也应该不用跑路了。
- 如果临时再手忙脚乱地手动操作,最后又误操作了,对业务造成了二次伤害,那就说不过去了。
虽然可以通过利用并行复制来加速恢复数据的过程,但是这个方案仍然存在“恢复时间不可控”的问题。
如果一个库的备份特别大,或者误操作的时间距离上一个全量备份的时间较长,比如一周一备的实例,在备份之后的第 6 天发生误操作,那就需要恢复 6 天的日志,这个恢复时间可能是要按天来计算的。
有什么方法可以缩短恢复数据需要的时间呢?
如果有非常核心的业务,不允许太长的恢复时间,我们可以考虑搭建延迟复制的备库。
这个功能是 MySQL 5.6 版本引入的。
一般的主备复制结构存在的问题是,如果主库上有个表被误删了,这个命令很快也会被发给所有从库,进而导致所有从库的数据表也都一起被误删了。
延迟复制的备库是一种特殊的备库,通过 CHANGE MASTER TO MASTER_DELAY = N 命令,可以指定这个备库持续保持跟主库有 N 秒的延迟。
比如把 N 设置为 3600,这就代表了如果主库上有数据被误删了,并且在 1 小时内发现了这个误操作命令,这个命令就还没有在这个延迟复制的备库执行。
这时候到这个备库上执行 stop slave,再通过之前介绍的方法,跳过误操作命令,就可以恢复出需要的数据。
这样的话,就随时可以得到一个,只需要最多再追 1 小时,就可以恢复出数据的临时实例,也就缩短了整个数据恢复需要的时间。
这样做的目的是,避免写错命令。比如:
这样做的目的,是避免写错要删除的表名。比如:
对于一个有高可用机制的 MySQL 集群来说,最不怕的就是 rm 删除数据了。只要不是恶意地把整个集群删除,而只是删掉了其中某一个节点的数据的话,HA 系统就会开始工作,选出一个新的主库,从而保证整个集群的正常工作。
这时,要做的就是在这个节点上把数据恢复回来,再接入整个集群。
现在不止是 DBA 有自动化系统,SA(系统管理员)也有自动化系统,所以也许一个批量下线机器的操作,会让你整个 MySQL 集群的所有节点都全军覆没。
应对这种情况,建议只能是说尽量把备份跨机房,或者最好是跨城市保存。
小结
MySQL 中有两个 kill 命令:
在使用 MySQL 的时候,使用了 kill 命令,却没能断开这个连接。再执行 show processlist 命令,看到这条语句的 Command 列显示的是 Killed。我们就来讨论一下这个问题。
其实大多数情况下,kill query/connection 命令是有效的。比如,执行一个查询的过程中,发现执行时间太久,要放弃继续查询,这时我们就可以用 kill query 命令,终止这条查询语句。
还有一种情况是,语句处于锁等待的时候,直接使用 kill 命令也是有效的。我们一起来看下这个例子:
看到,session C 执行 kill query 以后,session B 几乎同时就提示了语句被中断。
session B 是直接终止掉线程,什么都不管就直接退出吗?显然,这是不行的。
当对一个表做增删改查操作时,会在表上加 MDL 读锁。所以,session B 虽然处于 blocked 状态,但还是拿着一个 MDL 读锁的。如果线程被 kill 的时候,就直接终止,那之后这个 MDL 读锁就没机会被释放了。
kill 并不是马上停止的意思,而是告诉执行线程说,这条语句已经不需要继续执行了,可以开始“执行停止的逻辑了”。
实现上,当用户执行 kill query thread_id_B 时,MySQL 里处理 kill 命令的线程做了两件事:
为什么要发信号呢?
因为像图 1 的我们例子里面,session B 处于锁等待状态,如果只是把 session B 的线程状态设置 THD::KILL_QUERY,线程 B 并不知道这个状态变化,还是会继续等待。发一个信号的目的,就是让 session B 退出等待,来处理这个 THD::KILL_QUERY 状态。
这里隐含了这么三层意思:
再看一个 kill 不掉的例子
innodb_thread_concurrency 不够用的例子。首先,执行 set global innodb_thread_concurrency=2,将 InnoDB 的并发线程上限数设置为 2;然后,执行下面的序列:
可以看到:
这时候,id=12 这个线程的 Commnad 列显示的是 Killed。也就是说,客户端虽然断开了连接,但实际上服务端上这条语句还在执行过程中。
为什么在执行 kill query 命令时,这条语句不像第一个例子的 update 语句一样退出呢?
在实现上,等行锁时,使用的是 pthread_cond_timedwait 函数,这个等待状态可以被唤醒。但是,在这个例子里,12 号线程的等待逻辑是这样的:每 10 毫秒判断一下是否可以进入 InnoDB 执行,如果不行,就调用 nanosleep 函数进入 sleep 状态。
也就是说,虽然 12 号线程的状态已经被设置成了 KILL_QUERY,但是在这个等待进入 InnoDB 的循环过程中,并没有去判断线程的状态,因此根本不会进入终止逻辑阶段。
当 session E 执行 kill connection 命令时,是这么做的:
为什么执行 show processlist 的时候,会看到 Command 列显示为 killed 呢?其实,这就是因为在执行 show processlist 的时候,有一个特别的逻辑:
如果一个线程的状态是KILL_CONNECTION,就把Command列显示成Killed。
其实,即使是客户端退出了,这个线程的状态仍然是在等待中。
那这个线程什么时候会退出呢?
只有等到满足进入 InnoDB 的条件后,session C 的查询语句继续执行,然后才有可能判断到线程状态已经变成了 KILL_QUERY 或者 KILL_CONNECTION,再进入终止逻辑阶段。
小结一下:
这个例子是 kill 无效的第一类情况,即:线程没有执行到判断线程状态的逻辑。跟这种情况相同的,还有由于 IO 压力过大,读写 IO 的函数一直无法返回,导致不能及时判断线程的状态。
另一类情况是,终止逻辑耗时较长。这时候,从 show processlist 结果上看也是 Command=Killed,需要等到终止逻辑完成,语句才算真正完成。
这类情况,比较常见的场景有以下几种:
如果直接在客户端通过 Ctrl+C 命令,是不是就可以直接终止线程呢?
不可以。其实在客户端的操作只能操作到客户端的线程,客户端和服务端只能通过网络交互,是不可能直接操作服务端线程的。
而由于 MySQL 是停等协议,所以这个线程执行的语句还没有返回的时候,再往这个连接里面继续发命令也是没有用的。实际上,执行 Ctrl+C 的时候,是 MySQL 客户端另外启动一个连接,然后发送一个 kill query 命令。
第一个误解:如果库里面的表特别多,连接就会很慢。
图 4 连接等待
每个客户端在和服务端建立连接的时候,需要做的事情就是 TCP 握手、用户校验、获取权限。但这几个操作,显然跟库里面表的个数无关。
但实际上,正如图中的文字提示所说的,当使用默认参数连接的时候,MySQL 客户端会提供一个本地库名和表名补全的功能。为了实现这个功能,客户端在连接成功后,需要多做一些操作:
- 执行 show databases;
- 切到 db1 库,执行 show tables;
- 把这两个命令的结果用于构建一个本地的哈希表。
在这些操作中,最花时间的就是第三步在本地构建哈希表的操作。所以,当一个库中的表个数非常多的时候,这一步就会花比较长的时间。也就是说,感知到的连接过程慢,其实并不是连接慢,也不是服务端慢,而是客户端慢。
图中的提示也说了,如果在连接命令中加上 -A,就可以关掉这个自动补全的功能,然后客户端就可以快速返回了。除了加 -A 以外,加–quick(或者简写为 -q) 参数,也可以跳过这个阶段
第二个误解:–quick 是一个更容易引起误会的参数。
是不是觉得这应该是一个让服务端加速的参数?但实际上恰恰相反,设置了这个参数可能会降低服务端的性能。
MySQL 客户端发送请求后,接收服务端返回结果的方式有两种:
- 一种是本地缓存,也就是在本地开一片内存,先把结果存起来。如果用 API 开发,对应的就是 mysql_store_result 方法。
- 另一种是不缓存,读一个处理一个。如果用 API 开发,对应的就是 mysql_use_result 方法。
MySQL 客户端默认采用第一种方式,而如果加上–quick 参数,就会使用第二种不缓存的方式。
采用不缓存的方式时,如果本地处理得慢,就会导致服务端发送结果被阻塞,因此会让服务端变慢。
既然这样,为什么要给这个参数取名叫作 quick 呢?这是因为使用这个参数可以达到以下三点效果:
- 第一点,就是前面提到的,跳过表名自动补全功能。
- 第二点,mysql_store_result 需要申请本地内存来缓存查询结果,如果查询结果太大,会耗费较多的本地内存,可能会影响客户端本地机器的性能;
- 第三点,是不会把执行命令记录到本地的命令历史文件。
思考
如果碰到一个被 killed 的事务一直处于回滚状态,你认为是应该直接把 MySQL 进程强行重启,还是应该让它自己执行完成呢?为什么呢?
因为重启之后该做的回滚动作还是不能少的,所以从恢复速度的角度来说,应该让它自己结束。
如果这个语句可能会占用别的锁,或者由于占用 IO 资源过多,从而影响到了别的语句执行的话,就需要先做主备切换,切到新主库提供服务。
切换之后别的线程都断开了连接,自动停止执行。接下来还是等它自己执行完成。这个操作属于我们在文章中说到的,减少系统压力,加速终止逻辑。
来自林晓斌《MySql实战45讲》