Mysql 鎖類型和加鎖分析

MySQL有三種鎖的級別：頁級、表級、行級。

表級鎖： 開銷小，加鎖快；不會出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率最高,并發(fā)度最低。

行級鎖： 開銷大，加鎖慢；會出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低,并發(fā)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(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度

算法：

• next KeyLocks鎖，同時鎖住記錄(數(shù)據(jù))，并且鎖住記錄前面的Gap
• Gap鎖，不鎖記錄，僅僅記錄前面的Gap
• Recordlock鎖（鎖數(shù)據(jù)，不鎖Gap）
• 所以其實(shí) Next-KeyLocks=Gap鎖+ Recordlock鎖

死鎖產(chǎn)生原因和示例

產(chǎn)生原因

所謂死鎖：是指兩個或兩個以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象,若無外力作用，它們都將無法推進(jìn)下去.此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程。表級鎖不會產(chǎn)生死鎖.所以解決死鎖主要還是針對于最常用的InnoDB。

死鎖的關(guān)鍵在于：兩個(或以上)的Session加鎖的順序不一致。

那么對應(yīng)的解決死鎖問題的關(guān)鍵就是：讓不同的session加鎖有次序

產(chǎn)生示例

案例一

需求：將投資的錢拆成幾份隨機(jī)分配給借款人。

起初業(yè)務(wù)程序思路是這樣的：

投資人投資后，將金額隨機(jī)分為幾份，然后隨機(jī)從借款人表里面選幾個，然后通過一條條select for update 去更新借款人表里面的余額等。

例如兩個用戶同時投資，A用戶金額隨機(jī)分為2份，分給借款人1，2

B用戶金額隨機(jī)分為2份，分給借款人2，1

由于加鎖的順序不一樣，死鎖當(dāng)然很快就出現(xiàn)了。

對于這個問題的改進(jìn)很簡單，直接把所有分配到的借款人直接一次鎖住就行了。

Select * from xxx where id in (xx,xx,xx) for update

在in里面的列表值mysql是會自動從小到大排序，加鎖也是一條條從小到大加的鎖

例如（以下會話id為主鍵）：

Session1:

mysql>?select?*?from?t3?where?id?in?(8,9)?for?update;
+----+--------+------+---------------------+
|?id?|?course?|?name?|?ctime???????????????|
+----+--------+------+---------------------+
|??8?|?WA?????|?f????|?2016-03-02?11:36:30?|
|??9?|?JX?????|?f????|?2016-03-01?11:36:30?|
+----+--------+------+---------------------+
rows?in?set?(0.04?sec)
Session2:
select?*?from?t3?where?id?in?(10,8,5)?for?update;
鎖等待中……

其實(shí)這個時候id=10這條記錄沒有被鎖住的，但id=5的記錄已經(jīng)被鎖住了，鎖的等待在id=8的這里
不信請看

Session3:
mysql>?select?*?from?t3?where?id=5?for?update;
鎖等待中


Session4:
mysql>?select?*?from?t3?where?id=10?for?update;
+----+--------+------+---------------------+
|?id?|?course?|?name?|?ctime???????????????|
+----+--------+------+---------------------+
|?10?|?JB?????|?g????|?2016-03-10?11:45:05?|
+----+--------+------+---------------------+
row?in?set?(0.00?sec)
在其它session中id=5是加不了鎖的，但是id=10是可以加上鎖的。

案例二

在開發(fā)中，經(jīng)常會做這類的判斷需求：根據(jù)字段值查詢（有索引），如果不存在，則插入；否則更新。

以id為主鍵為例，目前還沒有id=22的行

Session1:
select?*?from?t3?where?id=22?for?update;
Empty?set?(0.00?sec)

session2:
select?*?from?t3?where?id=23??for?update;
Empty?set?(0.00?sec)

Session1:
insert?into?t3?values(22,'ac','a',now());
鎖等待中……

Session2:
insert?into?t3?values(23,'bc','b',now());
ERROR?1213?(40001):?Deadlock?found?when?trying?to?get?lock;?try?restarting?transaction

當(dāng)對存在的行進(jìn)行鎖的時候(主鍵)，mysql就只有行鎖。當(dāng)對未存在的行進(jìn)行鎖的時候(即使條件為主鍵)，mysql是會鎖住一段范圍（有g(shù)ap鎖）

鎖住的范圍為：

(無窮小或小于表中鎖住id的最大值，無窮大或大于表中鎖住id的最小值)

如：如果表中目前有已有的id為（11 ， 12）

那么就鎖?。?2，無窮大）

如果表中目前已有的id為（11 ， 30）

那么就鎖?。?1，30）

對于這種死鎖的解決辦法是：

insert into t3(xx,xx) on duplicate key update xx='XX';

用mysql特有的語法來解決此問題。因?yàn)閕nsert語句對于主鍵來說，插入的行不管有沒有存在，都會只有行鎖

案例三

mysql>?select?*?from?t3?where?id=9?for?update;
+----+--------+------+---------------------+
|?id?|?course?|?name?|?ctime???????????????|
+----+--------+------+---------------------+
|??9?|?JX?????|?f????|?2016-03-01?11:36:30?|
+----+--------+------+---------------------+

row?in?set?(0.00?sec)
Session2:
mysql>?select?*?from?t3?where?id<20?for?update;
鎖等待中

Session1:
mysql>?insert?into?t3?values(7,'ae','a',now());
ERROR?1213?(40001):?Deadlock?found?when?trying?to?get?lock;?try?restarting?transaction

這個跟案例一其它是差不多的情況，只是session1不按常理出牌了，

Session2在等待Session1的id=9的鎖，session2又持了1到8的鎖（注意9到19的范圍并沒有被session2鎖?。詈?，session1在插入新行時又得等待session2,故死鎖發(fā)生了。

這種一般是在業(yè)務(wù)需求中基本不會出現(xiàn)，因?yàn)槟沔i住了id=9，卻又想插入id=7的行，這就有點(diǎn)跳了，當(dāng)然肯定也有解決的方法，那就是重理業(yè)務(wù)需求，避免這樣的寫法。

案例四

一般的情況，兩個session分別通過一個sql持有一把鎖，然后互相訪問對方加鎖的數(shù)據(jù)產(chǎn)生死鎖。

案例五

兩個單條的sql語句涉及到的加鎖數(shù)據(jù)相同，但是加鎖順序不同，導(dǎo)致了死鎖。

案例六

死鎖場景如下：

CREATE?TABLE?dltask?(
????????????????????????id?bigint?unsigned?NOT?NULL?AUTO_INCREMENT?COMMENT?‘auto?id’,
????????????????????????a?varchar(30)?NOT?NULL?COMMENT?‘uniq.a’,
????????????????????????b?varchar(30)?NOT?NULL?COMMENT?‘uniq.b’,
????????????????????????c?varchar(30)?NOT?NULL?COMMENT?‘uniq.c’,
????????????????????????x?varchar(30)?NOT?NULL?COMMENT?‘data’,
????????????????????????PRIMARY?KEY?(id),
????????????????????????UNIQUE?KEY?uniq_a_b_c?(a,?b,?c)
)?ENGINE=InnoDB?DEFAULT?CHARSET=utf8?COMMENT=’deadlock?test’;

a，b，c三列，組合成一個唯一索引 ，主鍵索引為id列。

事務(wù)隔離級別：

RR (Repeatable Read)

每個事務(wù)只有一條SQL :

delete?from?dltask?where?a=??and?b=??and?c=?;

SQL的執(zhí)行計(jì)劃

死鎖日志

眾所周知，InnoDB上刪除一條記錄，并不是真正意義上的物理刪除，而是將記錄標(biāo)識為刪除狀態(tài)。(注：這些標(biāo)識為刪除狀態(tài)的記錄，后續(xù)會由后臺的Purge操作進(jìn)行回收，物理刪除。但是，刪除狀態(tài)的記錄會在索引中存放一段時間。) 在RR隔離級別下，唯一索引上滿足查詢條件，但是卻是刪除記錄，如何加鎖？InnoDB在此處的處理策略與前兩種策略均不相同，或者說是前兩種策略的組合：對于滿足條件的刪除記錄，InnoDB會在記錄上加next key lock X(對記錄本身加X鎖，同時鎖住記錄前的GAP，防止新的滿足條件的記錄插入。) Unique查詢，三種情況，對應(yīng)三種加鎖策略，總結(jié)如下：

此處，我們看到了next key鎖，是否很眼熟？對了，前面死鎖中事務(wù)1，事務(wù)2處于等待狀態(tài)的鎖，均為next key鎖。明白了這三個加鎖策略，其實(shí)構(gòu)造一定的并發(fā)場景，死鎖的原因已經(jīng)呼之欲出。但是，還有一個前提策略需要介紹，那就是InnoDB內(nèi)部采用的死鎖預(yù)防策略。

• 找到滿足條件的記錄，并且記錄有效，則對記錄加X鎖，No Gap鎖(lock_mode X locks rec but not gap)；
• 找到滿足條件的記錄，但是記錄無效(標(biāo)識為刪除的記錄)，則對記錄加next key鎖(同時鎖住記錄本身，以及記錄之前的Gap：lock_mode X);
• 未找到滿足條件的記錄，則對第一個不滿足條件的記錄加Gap鎖，保證沒有滿足條件的記錄插入(locks gap before rec)；

死鎖預(yù)防策略

InnoDB引擎內(nèi)部(或者說是所有的數(shù)據(jù)庫內(nèi)部)，有多種鎖類型：事務(wù)鎖(行鎖、表鎖)，Mutex(保護(hù)內(nèi)部的共享變量操作)、RWLock(又稱之為Latch，保護(hù)內(nèi)部的頁面讀取與修改)。

InnoDB每個頁面為16K，讀取一個頁面時，需要對頁面加S鎖，更新一個頁面時，需要對頁面加上X鎖。任何情況下，操作一個頁面，都會對頁面加鎖，頁面鎖加上之后，頁面內(nèi)存儲的索引記錄才不會被并發(fā)修改。

因此，為了修改一條記錄，InnoDB內(nèi)部如何處理：

• 根據(jù)給定的查詢條件，找到對應(yīng)的記錄所在頁面；
• 對頁面加上X鎖(RWLock)，然后在頁面內(nèi)尋找滿足條件的記錄；
• 在持有頁面鎖的情況下，對滿足條件的記錄加事務(wù)鎖(行鎖：根據(jù)記錄是否滿足查詢條件，記錄是否已經(jīng)被刪除，分別對應(yīng)于上面提到的3種加鎖策略之一)；

死鎖預(yù)防策略：相對于事務(wù)鎖，頁面鎖是一個短期持有的鎖，而事務(wù)鎖(行鎖、表鎖)是長期持有的鎖。因此，為了防止頁面鎖與事務(wù)鎖之間產(chǎn)生死鎖。InnoDB做了死鎖預(yù)防的策略：持有事務(wù)鎖(行鎖、表鎖)，可以等待獲取頁面鎖；但反之，持有頁面鎖，不能等待持有事務(wù)鎖。

根據(jù)死鎖預(yù)防策略，在持有頁面鎖，加行鎖的時候，如果行鎖需要等待。則釋放頁面鎖，然后等待行鎖。此時，行鎖獲取沒有任何鎖保護(hù)，因此加上行鎖之后，記錄可能已經(jīng)被并發(fā)修改。因此，此時要重新加回頁面鎖，重新判斷記錄的狀態(tài)，重新在頁面鎖的保護(hù)下，對記錄加鎖。如果此時記錄未被并發(fā)修改，那么第二次加鎖能夠很快完成，因?yàn)橐呀?jīng)持有了相同模式的鎖。但是，如果記錄已經(jīng)被并發(fā)修改，那么，就有可能導(dǎo)致本文前面提到的死鎖問題。

以上的InnoDB死鎖預(yù)防處理邏輯，對應(yīng)的函數(shù)，是row0sel.c::row_search_for_mysql()。感興趣的朋友，可以跟蹤調(diào)試下這個函數(shù)的處理流程，很復(fù)雜，但是集中了InnoDB的精髓。

剖析死鎖的成因

做了這么多鋪墊，有了Delete操作的3種加鎖邏輯、InnoDB的死鎖預(yù)防策略等準(zhǔn)備知識之后，再回過頭來分析本文最初提到的死鎖問題，就會手到拈來，事半而功倍。

首先，假設(shè)dltask中只有一條記錄：(1, ‘a(chǎn)’, ‘b’, ‘c’, ‘data’)。三個并發(fā)事務(wù)，同時執(zhí)行以下的這條SQL：

delete?from?dltask?where?a=’a’?and?b=’b’?and?c=’c’;

并且產(chǎn)生了以下的并發(fā)執(zhí)行邏輯，就會產(chǎn)生死鎖：

上面分析的這個并發(fā)流程，完整展現(xiàn)了死鎖日志中的死鎖產(chǎn)生的原因。其實(shí)，根據(jù)事務(wù)1步驟6，與事務(wù)0步驟3/4之間的順序不同，死鎖日志中還有可能產(chǎn)生另外一種情況，那就是事務(wù)1等待的鎖模式為記錄上的X鎖 + No Gap鎖(lock_mode X locks rec but not gap waiting)。這第二種情況，也是”潤潔”同學(xué)給出的死鎖用例中，使用MySQL 5.6.15版本測試出來的死鎖產(chǎn)生的原因。

此類死鎖，產(chǎn)生的幾個前提：

• Delete操作，針對的是唯一索引上的等值查詢的刪除；(范圍下的刪除，也會產(chǎn)生死鎖，但是死鎖的場景，跟本文分析的場景，有所不同)
• 至少有3個(或以上)的并發(fā)刪除操作；
• 并發(fā)刪除操作，有可能刪除到同一條記錄，并且保證刪除的記錄一定存在；
• 事務(wù)的隔離級別設(shè)置為Repeatable Read，同時未設(shè)置innodb_locks_unsafe_for_binlog參數(shù)(此參數(shù)默認(rèn)為FALSE)；(Read Committed隔離級別，由于不會加Gap鎖，不會有next key，因此也不會產(chǎn)生死鎖)
• 使用的是InnoDB存儲引擎；(廢話！MyISAM引擎根本就沒有行鎖)

參考

https://blog.csdn.net/mine_song/article/details/71106410

http://www.cnblogs.com/sessionbest/articles/8689082.html