MySQL详解

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锁概述

相对其他数据库而言,MySQL的锁机制比较简单,其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。比如,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,但默认情况下是采用行级锁。

MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下。

开销、加锁速度、死锁、粒度、并发性能

l         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。

l         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。

l         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。

从上述特点可见,很难笼统地说哪种锁更好,只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适!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。这一点在本书的“开发篇”介绍表类型的选择时,也曾提到过。下面几节我们重点介绍MySQL表锁和 InnoDB行锁的问题,由于BDB已经被InnoDB取代,即将成为历史,在此就不做进一步的讨论了。


 

MyISAM表锁

MyISAM存储引擎只支持表锁,这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。随着应用对事务完整性和并发性要求的不断提高,MySQL才开始开发基于事务的存储引擎,后来慢慢出现了支持页锁的BDB存储引擎和支持行锁的InnoDB存储引擎(实际 InnoDB是单独的一个公司,现在已经被Oracle公司收购)。但是MyISAM的表锁依然是使用最为广泛的锁类型。本节将详细介绍MyISAM表锁的使用。

查询表级锁争用情况

可以通过检查table_locks_waited和table_locks_immediate状态变量来分析系统上的表锁定争夺:

mysql> show status like 'table%';

+-----------------------+-------+

| Variable_name         | Value |

+-----------------------+-------+

| Table_locks_immediate | 2979  |

| Table_locks_waited    | 0     |

+-----------------------+-------+

2 rows in set (0.00 sec))

如果Table_locks_waited的值比较高,则说明存在着较严重的表级锁争用情况。

MySQL表级锁的锁模式

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)。锁模式的兼容性如表20-1所示。

表20-1                                            MySQL中的表锁兼容性                

请求锁模式

         是否兼容

当前锁模式

None

读锁

写锁

读锁

写锁

可见,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;MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!根据如表20-2所示的例子可以知道,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。

表20-2                          MyISAM存储引擎的写阻塞读例子

session_1

session_2

获得表film_text的WRITE锁定

mysql> lock table film_text write;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


当前session对锁定表的查询、更新、插入操作都可以执行:

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

+---------+-------------+

| film_id | title       |

+---------+-------------+

| 1001    | Update Test |

+---------+-------------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1003,'Test');

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001;

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

其他session对锁定表的查询被阻塞,需要等待锁被释放:

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

等待

释放锁:

mysql> unlock tables;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

等待


Session2获得锁,查询返回:

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

+---------+-------+

| film_id | title |

+---------+-------+

| 1001    | Test  |

+---------+-------+

1 row in set (57.59 sec)

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。在本书的示例中,显式加锁基本上都是为了方便而已,并非必须如此。

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。

¡  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,在后面的章节中还会进一步介绍。

¡  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。

在如表20-3所示的例子中,一个session使用LOCK TABLE命令给表film_text加了读锁,这个session可以查询锁定表中的记录,但更新或访问其他表都会提示错误;同时,另外一个session可以查询表中的记录,但更新就会出现锁等待。

表20-3             MyISAM存储引擎的读阻塞写例子

session_1

session_2

获得表film_text的READ锁定

mysql> lock table film_text read;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


当前session可以查询该表记录

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

+---------+------------------+

| film_id | title            |

+---------+------------------+

| 1001    | ACADEMY DINOSAUR |

+---------+------------------+

1 row in set (0.00 sec)

其他session也可以查询该表的记录

mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001;

+---------+------------------+

| film_id | title            |

+---------+------------------+

| 1001    | ACADEMY DINOSAUR |

+---------+------------------+

1 row in set (0.00 sec)

当前session不能查询没有锁定的表

mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001;

ERROR 1100 (HY000): Table 'film' was not locked with LOCK TABLES

其他session可以查询或者更新未锁定的表

mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001;

+---------+---------------+

| film_id | title         |

+---------+---------------+

| 1001    | update record |

+---------+---------------+

1 row in set (0.00 sec)

mysql> update film set title = 'Test' where film_id = 1001;

Query OK, 1 row affected (0.04 sec)

Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

当前session中插入或者更新锁定的表都会提示错误:

mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test');

ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated

mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001;

ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated

其他session更新锁定表会等待获得锁:

mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001;

等待

释放锁

mysql> unlock tables;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

等待


Session获得锁,更新操作完成:

mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001;

Query OK, 1 row affected (1 min 0.71 sec)

Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

当使用LOCK TABLES时,不仅需要一次锁定用到的所有表,而且,同一个表在SQL语句中出现多少次,就要通过与SQL语句中相同的别名锁定多少次,否则也会出错!举例说明如下。

(1)对actor表获得读锁:

mysql> lock table actor read;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

(2)但是通过别名访问会提示错误:

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;

ERROR 1100 (HY000): Table 'a' was not locked with LOCK TABLES

(3)需要对别名分别锁定:

mysql> lock table actor as a read,actor as b read;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

(4)按照别名的查询可以正确执行:

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;

+------------+-----------+------------+-----------+

| first_name | last_name | first_name | last_name |

+------------+-----------+------------+-----------+

| Lisa       | Tom       | LISA       | MONROE    |

+------------+-----------+------------+-----------+

1 row in set (0.00 sec)

并发插入(Concurrent Inserts)

上文提到过MyISAM表的读和写是串行的,但这是就总体而言的。在一定条件下,MyISAM表也支持查询和插入操作的并发进行。

MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。

l         当concurrent_insert设置为0时,不允许并发插入。

l         当concurrent_insert设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被删除的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。

l         当concurrent_insert设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。

在如表20-4所示的例子中,session_1获得了一个表的READ LOCAL锁,该线程可以对表进行查询操作,但不能对表进行更新操作;其他的线程(session_2),虽然不能对表进行删除和更新操作,但却可以对该表进行并发插入操作,这里假设该表中间不存在空洞。

表20-4              MyISAM存储引擎的读写(INSERT)并发例子


session_1

session_2

获得表film_text的READ LOCAL锁定

mysql> lock table film_text read local;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


当前session不能对锁定表进行更新或者插入操作:

mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test');

ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated

mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001;

ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated

其他session可以进行插入操作,但是更新会等待:

mysql> insert into film_text