MySQL数据库锁概述

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什么是锁

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。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。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一 个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。本章我们着重讨论MySQL锁机制 的特点，常见的锁问题，以及解决MySQL锁问题的一些方法或建议。

MySQL锁机制

Mysql用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。这些锁统称为悲观锁(Pessimistic Lock)。

MyISAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁（table-level locking）；

BDB存储引擎采用的是页面锁（page-level locking），但也支持表级锁；

InnoDB存储引擎既支持行级锁（row-level locking），也支持表级锁，

  • 表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲的概率最高，并发度最低。
  • 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。
  • 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 。

仅从锁的角度 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。

MyISAM表锁

MySQL的表级锁有两种模式：表共享读锁（Table Read Lock）和表独占写锁（Table Write Lock）。 


对MyISAM表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；对MyISAM表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；

当一个线程获得对一个表的写锁后，只有持有锁的线程可以对表进行更新操作。其他线程的读、写操作都会等待，直到锁被释放为止。

如何加表锁

MyISAM在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，

在执行更新操作 （UPDATE、DELETE、INSERT等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。

给MyISAM表显示加锁，一般是为了在一定程度模拟事务操作，实现对某一时间点多个表的一致性读取。例如， 有一个订单表orders，其中记录有各订单的总金额total，同时还有一个订单明细表order_detail，其中记录有各订单每一产品的金额小计 subtotal，假设我们需要检查这两个表的金额合计是否相符，可能就需要执行如下两条SQL：

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

这时，如果不先给两个表加锁，就可能产生错误的结果，因为第一条语句执行过程中，order_detail表可能已经发生了改变。因此，正确的方法应该是：

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

要特别说明以下两点内容：
1、上面的例子在LOCK TABLES时加了“local”选项，其作用就是在满足MyISAM表并发插入条件的情况下，允许其他用户在表尾并发插入记录，有关MyISAM表的并发插入问题，在后面还会进一步介绍。
2、在用LOCK TABLES给表显式加表锁时，必须同时取得所有涉及到表的锁，并且MySQL不支持锁升级。也就是说，在执行LOCK TABLES后，只能访问显式加锁的这些表，不能访问未加锁的表；同时，如果加的是读锁，那么只能执行查询操作，而不能执行更新操作。其实，在自动加锁的情况下也基本如此，MyISAM总是一次获得SQL语句所需要的全部锁。这也正是MyISAM表不会出现死锁（Deadlock Free）的原因。

MyISAM的锁调度

前面讲过，MyISAM存储引擎的读锁和写锁是互斥的，读写操作是串行的。

那么，一个进程请求某个 MyISAM表的读锁，同时另一个进程也请求同一表的写锁，MySQL如何处理呢？答案是写进程先获得锁。

不仅如此，即使读请求先到锁等待队列，写请求后 ，写锁也会插到读锁请求之前！这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因。因为，大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁，从而可能永远阻塞。这种情况有时可能会变得非常糟糕！幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为。

  • 通过指定启动参数low-priority-updates，使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
  • 通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使该连接发出的更新请求优先级降低。
  • 通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性，降低该语句的优先级。

虽然上面3种方法都是要么更新优先，要么查询优先的方法，但还是可以用其来解决查询相对重要的应用（如用户登录系统）中，读锁等待严重的问题。
另外，MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突，即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL就暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。

上面已经讨论了写优先调度机制带来的问题和解决办法。这里还要强调一点：一些需要长时间运行的查询操作，也会使写进程“饿死”！

因此，应用中应尽量避免出现长时间运行的查询操作，不要总想用一条SELECT语句来解决问题，因为这种看似巧妙的SQL语句，往往比较复杂，执行时间较长，在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”，使每一步查询都能在较短时间完成，从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免，应尽量安排在数据库空闲时段执行，比如一些定期统计可以安排在夜间执行。

InnoDB锁

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。

什么是事务

数据库事务（ transaction） 是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行成功，要么全部执行失败，是一个不可分割的工作单位。

通俗地说就是指一组sql语句组成的数据库逻辑处理单元，在这组的sql操作中，要么全部执行成功，要么全部执行失败。

举个简单又经典的例子就是转账了，事务A中要进行转账，那么转出的账号要扣钱，转入的账号要加钱，这两个操作都必须同时执行成功，为了确保数据的一致性。

事务的特性

在Mysql中事务的四大特性主要包含：原子性（Atomicity）、一致性（Consistent）、隔离性（Isalotion）、持久性(Durable)，简称为ACID。

  • 原子性： 是指事务的原子性操作，对数据的修改要么全部执行成功，要么全部失败，实现事务的原子性，是基于日志的Redo/Undo机制
  • 一致性：是指执行事务前后的状态要一致，可以理解为数据一致性。隔离性侧重指事务之间相互隔离，不受影响，这个与事务设置的隔离级别有密切的关系。
  • 隔离性：通常来说，一个事务的操作对于其他的事务的不可见的，也就是说一般而言事务都是独立的。但是这跟数据库的隔离级别有关，除了读未提交这种隔离级别之外，其他的都是不可见的。
  • 持久性：是指在一个事务提交后，这个事务的状态会被持久化到数据库中，也就是事务提交，对数据的新增、更新将会持久化到书库中。

Undo/Redo日志

  • Undo日志记录某数据被修改前的值，可以用来在事务失败时进行rollback；
  • Redo日志记录某数据块被修改后的值，可以用来恢复未写入data file的已成功事务更新的数据。

Undo Log 是为了实现事务的原子性，在MySQL数据库InnoDB存储引擎中，还用Undo Log来实现多版本并发控制(简称：MVCC)。

通过Undo/Redo操作，可实现界面操作过程的撤销和恢复。

假如某个时刻数据库崩溃，在崩溃之前有事务A和事务B在执行，事务A已经提交，而事务B还未提交。当数据库重启进行 crash-recovery 时，就会通过Redo log将已经提交事务的更改写到数据文件，而还没有提交的就通过Undo log进行roll back。

事务隔离级别

  • 读未提交（READ UNCOMMITTED）：一个事务还没提交时，它做的变更就能被别的事务看到。读未提交是没有加任何锁的，所以对于它来说也就是没有隔离的效果，所以它的性能也是最好的。
  • 读提交（READ COMMITTED）：一个事务提交之后，它做的变更才会被其他事务看到。
  • 可重复读（REPEATABLE READ）：一个事务执行过程中看到的数据，总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。当然在可重复读隔离级别下，未提交变更对其他事务也是不可见的。
  • 串行化（SERIALIZABLE）：对于同一行记录，“写”会加“写锁”，“读”会加“读锁”，当出现读写锁冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完成，才能继续执行。

隔离级别解决了哪些问题

脏读（dirty read）：如果一个事务读到了另一个未提交事务修改过的数据。


不可重复读（non-repeatable read）：如果一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据，并且其他事务每对该数据进行一次修改并提交后，该事务都能查询得到最新值。


幻读（phantom read）：如果一个事务先根据某些条件查询出一些记录，之后另一个事务又向表中插入了符合这些条件的记录，原先的事务再次按照该条件查询时，能把另一个事务插入的记录也读出来。


隔离级别分别解决了上述问题：

行锁的实现

InnoDB实现了以下两种类型的行锁。

  • 共享锁（s）：又称读锁。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。若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。
  • 排他锁（Ｘ）：又称写锁。允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同的数据集共享读锁和排他写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，事务T可以读A也可以修改A，其他事务不能再对A加任何锁，直到T释放A上的锁。

参考资料：

MySQL的锁机制：

www.cnblogs.com/leedaily/p/…

详解MySQL行锁、死锁和死锁检测：blog.csdn.net/xcy11930686…


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