MySQL中我们应该如何减少行锁对性能的影响?

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行锁

什么是行锁?顾名思义,行锁就是针对数据表中的行数据的锁,比如事务A更新了一行,这时事务B也更新同一行,则必须等事务A的操作完成后才能进行更新。

MyISAM引擎不支持表锁,只支持表锁,所以会影响到系统的并发性,但InnoDB不仅支持行锁还支持表锁。

事务A事务B
begin;update t set k = k+1 where id =1; update t set k = k+1 where id =2;
begin;update t set k = k+2 where id =1;
commit

如上表格所示,事务B的update语句执行时会是什么现象?

这个问题取决于事务 A 在执行完两条 update 语句后,持有哪些锁,以及在什么时 候释放。

实际上,事务B的update语句会被阻塞,直到事务A执行完commit后,事务B才能继续执行。

也就是说,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。

现在有这么一个需求,假设我们现在在实现一个电影票的在线交易业务,顾客A要在影院B购买电影票,涉及以下步骤:

1.A账户余额中扣除电影票价

2.给影院B的账户余额增加这张电影票价格

3.记录一条交易日志

所以,这个场景涉及到三条SQL,分别是前面两天update和最后一条insert。那我们应该怎么排序这三条SQL的顺序呢,很显然,它们得放到同一个事务中。

这时,如果同时还有一个顾客C也要购买影院B的电影票,那我们更新影院余额时,就需要同时修改同一行数据。

根据两阶段锁协议,不论你怎样安排语句顺序,所有的操作需要的行锁都是在事务提交的时 候才释放的。所以,如果你把语句 2 安排在最后,比如按照 3、1、2 这样的顺序,那么影院账户余额这一行的锁时间就最少。这就最大程度地减少了事务之间的锁等待,提升了并发度。因为如果把2放在第一个执行,那顾客C的事务要执行给影院B余额增加的操作就要等待A完成3和1后才能继续。

如果这个影院做活动,可以低价预售一年内所有的电影票,而且这个活动只做一天。于是在 活动时间开始的时候,MySQL 就挂了。你登上服务器一看,CPU 消耗接近 100%,但整个数据库每秒就执行不到100个事务。这是什么原因呢?

所以接下来我们将会谈论到死锁。

死锁

当并发系统中不同线程出现循环资源依赖,涉及的线程都在等待别的线程释放资源时,就会导致这几个线程都进入无限等待的状态,称为死锁。

事务A事务B
begin;update t set k = k+1 where id =1;begin;
update t set k = k+1 where id =2;
update t set k = k+1 where id =2;
begin;update t set k = k+1 where id =1;

这时候,事务 A 在等待事务 B 释放 id=2 的行锁,而事务 B 在等待事务 A 释放 id=1 的行锁。

事务 A 和事务 B 在互相等待对方的资源释放,就是进入了死锁状态。当出现死锁以后,有两种策略:

  • 一种策略是,直接进入等待,直到超时。这个超时时间可以通过参数 innodb_lock_wait_timeout 来设置。

  • 另一种策略是,发起死锁检测,发现死锁后,主动回滚死锁链条中的某一个事务,让其他事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on,表示开启这个逻辑。

在 InnoDB 中,innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s,意味着如果采用第一个策略,当出现死锁以后,第一个被锁住的线程要过 50s 才会超时退出,然后其他线程才有可 能继续执行。对于在线服务来说,这个等待时间往往是无法接受的。

但是,我们又不可能直接把这个时间设置成一个很小的值,比如 1s。这样当出现死锁的时 候,确实很快就可以解开,但如果不是死锁,而是简单的锁等待呢?所以,超时时间设置太短的话,会出现很多误伤。

所以,正常情况下我们还是要采用第二种策略,即:主动死锁检测,而且 innodb_deadlock_detect 的默认值本身就是 on。主动死锁检测在发生死锁的时候,是能 够快速发现并进行处理的,但是它也是有额外负担的。

你可以想象一下这个过程:每当一个事务被锁的时候,就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住,如此循环,最后判断是否出现了循环等待,也就是死锁。

那如果是我们上面说到的所有事务都要更新同一行的场景呢?

每个新来的被堵住的线程,都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁,这是一个时间复杂度是 O(n) 的操作。假设有 1000 个并发线程要同时更新同一行,那么死锁检测操作就是 100 万这个量级的(1000*1000)。虽然最终检测的结果是没有死锁,但是这期间要消耗大量的 CPU 资 源。因此,你就会看到 CPU 利用率很高,但是每秒却执行不了几个事务。问题的症结在于,死锁检测要耗费大量的 CPU 资源。

你可以考虑通过将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。还是以影院账户为例,可以考虑放在多条记录上,比如10个记录,影院的账户总额等于这 10 个记录的值的总和。这样每次要给影院账户加金额的时候,随机选其中一条记录来加。这样每次冲突概率变成原来的 1/10,可以减少锁等待个数,也就减少了死锁检测的 CPU 消耗。

小结

1.如果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的申请时机尽量往后放。

2.减少死锁的主要方向,就是控制访问相同资源的并发事务量。