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鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或純線程并發(fā)訪問(wèn)某一資源的機(jī)制。

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，除傳統(tǒng)的計(jì)算資源（CPU、RAM、I/O）的爭(zhēng)用以外，數(shù)據(jù)也是一種供許多用戶共享的資源。

如何保證數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)的一致性、有效性是所在有數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的一個(gè)問(wèn)題，鎖沖突也是影響數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)訪問(wèn)性能的一個(gè)重要因素。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，鎖對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)而言顯得尤其重要，也更加復(fù)雜。

為什么要有鎖？

使用數(shù)據(jù)庫(kù)，避免不了并發(fā)問(wèn)題，當(dāng)并發(fā)事務(wù)同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)資源時(shí)，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，因此需要一種機(jī)制來(lái)將數(shù)據(jù)訪問(wèn)順序化，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的一致性。

鎖就是其中的一種機(jī)制。

我們可以用公廁做個(gè)比喻。

公廁是可供多個(gè)消費(fèi)者使用的，因此可能出現(xiàn)多個(gè)人同時(shí)需要使用廁所的情況。

但是，廁所只有一個(gè)，總不能大家一起吧？

為了避免沖突，于是廁所里裝了鎖，某一個(gè)人在上測(cè)試時(shí)，可以在里面用鎖鎖住，其他人就不能再?gòu)耐饷娲蜷_了，只能等待。

等里面的人出來(lái)了，從里面把鎖打開，外面的人才能進(jìn)去。

下面，帶你一起梳理下 MySQL 的鎖管理機(jī)制和鎖的執(zhí)行流程，先有一個(gè)大致的脈絡(luò)。

MySQL 的鎖管理機(jī)制

1、全局讀鎖 — FLUSH TABLES WITH READ LOCK（SQL層）

2、表級(jí) table-level 數(shù)據(jù)鎖（SQL層）

3、Meta-data 元數(shù)據(jù)鎖：在 table cache 緩存里實(shí)現(xiàn)的，為 DDL（Data Definition Language）提供隔離操作。

4、存儲(chǔ)引擎特有機(jī)制 — row locks行鎖，page locks頁(yè)鎖，table locks表級(jí)，版本控制（在引擎中實(shí)現(xiàn)）

相對(duì)其他數(shù)據(jù)庫(kù)而言，MySQL 的鎖機(jī)制比較簡(jiǎn)單，其最顯著的特點(diǎn)是不同的存儲(chǔ)引擎支持不同的鎖機(jī)制。

MySQL 的鎖執(zhí)行流程

1、計(jì)算語(yǔ)句使用到的所有表；

2、在每個(gè)表：打開表，從 table cache 緩存里得到 TABLE 對(duì)象，并在此表加上 meta-data 元數(shù)據(jù)鎖；

3、等待全局讀鎖后改變數(shù)據(jù)；

4、在每個(gè)表：鎖表，在表加上 table-level 數(shù)據(jù)鎖；

5、執(zhí)行語(yǔ)句：調(diào)用：handler::write_row()/read_rnd()/read_index() 等；隱式地調(diào)用引擎級(jí) engine-level 鎖機(jī)制;

6、在每個(gè)表：釋放表的數(shù)據(jù)鎖；

7、在每個(gè)表：釋放表的 DDL 鎖并把表放回 table cache 緩存里；

下面，我們開始簡(jiǎn)單針對(duì)每一種鎖，看下都有什么特點(diǎn)。

全局鎖

加了全局鎖后，整個(gè)庫(kù)變?yōu)橹蛔x狀態(tài)，所有的寫操作都會(huì)被阻塞，包括：

• 數(shù)據(jù)的增刪改

• 表結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、修改

• 更新事務(wù)

加全局鎖的命令：Flush tables with read lock，即 FTWRL。

全局鎖的主要使用場(chǎng)景是全庫(kù)的邏輯備份，加了全局鎖進(jìn)行備份時(shí)有一定的使用風(fēng)險(xiǎn)：

1、若在主庫(kù)備份，備份期間只讀，會(huì)影響業(yè)務(wù)；
2、若在從庫(kù)備份，從庫(kù)只讀，無(wú)法及時(shí)同步主可以的更新，造成主從不一致；

mysqldump --single-transaction

也許你還記得，我們?cè)谥爸v事務(wù)的時(shí)候，有一個(gè)隔離級(jí)別叫做可重復(fù)讀，也就是設(shè)置了隔離級(jí)別進(jìn)入事務(wù)后，別的事務(wù)更改數(shù)據(jù)不會(huì)影響當(dāng)前的讀取。

使用 mysqldump 命令，結(jié)合 --single-transaction 參數(shù)，可以將隔離級(jí)別設(shè)置為：REPEATABLE READ。

并且隨后再執(zhí)行一條 START TRANSACTION 語(yǔ)句，讓整個(gè)數(shù)據(jù)在 dump 過(guò)程中保證數(shù)據(jù)的一致性，這個(gè)選項(xiàng)對(duì) InnoDB 的數(shù)據(jù)表很有用，且不會(huì)鎖表。

為了確保使用 --single-transaction 命令時(shí)，最終 dump 文件的有效性。需沒(méi)有下列語(yǔ)句 ALTER TABLE, CREATE TABLE, DROP TABLE, RENAME TABLE, TRUNCATE TABLE，因?yàn)橐恢滦宰x不能隔離上述語(yǔ)句。所以如果在 dump 過(guò)程中，使用上述語(yǔ)句，可能會(huì)導(dǎo)致 dump 出來(lái)的文件數(shù)據(jù)不一致或者不可用。

為啥不直接使用 mysqldump --single-transaction 來(lái)備份？

因?yàn)椋行┮娌恢С质聞?wù)啊，比如 MyISAM 引擎，所以，現(xiàn)在大家都在力推用 InnoDB 替代 MyISAM。

set global readonly=true？

set global readonly=true 也可以將全局表設(shè)為只讀狀態(tài)，有啥區(qū)別呢？

首先，修改 global 變量的方式影響面更大，不建議使用。

另外，異常處理機(jī)制上和 FTWRL 有差異：

• FTWRL 命令：客戶端異常斷開，MySQL 會(huì)自動(dòng)釋放全局鎖，整個(gè)庫(kù)回到正常更新的狀態(tài)

• readonly 狀態(tài)下，客戶端發(fā)生異常，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)一直保持 readonly 狀態(tài)，導(dǎo)致整個(gè)庫(kù)長(zhǎng)時(shí)間處于不可寫狀態(tài)

注意點(diǎn)

• FTWRL 前有讀寫的話 ，F(xiàn)TWRL 都會(huì)等待讀寫執(zhí)行完畢后才執(zhí)行

• FTWRL 執(zhí)行的時(shí)候要刷臟頁(yè)的數(shù)據(jù)到磁盤，要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性

• 執(zhí)行 FTWRL 時(shí)候會(huì)等待所有事務(wù)都提交完畢

表級(jí)鎖

表鎖

語(yǔ)法

LOCK TABLES tbl_name ; # 不影響其他表的寫操作

解鎖也是：

UNLOCK TABLES;

注意點(diǎn)：

• 這兩個(gè)語(yǔ)句在執(zhí)行的時(shí)候都需要注意個(gè)特點(diǎn)，就是隱式提交的語(yǔ)句，在退出 mysql 終端的時(shí)候都會(huì)隱式的自動(dòng)執(zhí)行 unlock tables，也就是如果要讓表鎖定生效就必須一直保持對(duì)話。

• lock tables 除了會(huì)限制別的線程的讀寫外，也會(huì)限制本線程接下來(lái)的操作對(duì)象

• 鎖住整個(gè)表的影響面較大

P.S. MYSQL 的 read lock 和 wirte lock

read-lock：允許其他并發(fā)的讀請(qǐng)求，但阻塞寫請(qǐng)求，即可以同時(shí)讀，但不允許任何寫，也叫共享鎖
write-lock：不允許其他并發(fā)的讀和寫請(qǐng)求，是排他的（exclusive），也叫獨(dú)占鎖

元數(shù)據(jù)鎖（MDL：metadata lock）

元數(shù)據(jù)鎖不需要顯式使用，在訪問(wèn)一個(gè)表的時(shí)候會(huì)自動(dòng)加上。

它的作用主要是保證讀寫的正確性。

• 表的增刪改查操作，需要先加 MDL 讀鎖；

• 表結(jié)構(gòu)變更操作，需要先加 MDL 寫鎖

• MDL 讀鎖之間不互斥，多個(gè)線程可以同時(shí)對(duì)一張表增刪改查。

• MDL 讀寫鎖之間、寫鎖之間是互斥的，用來(lái)保證變更表結(jié)構(gòu)操作的安全性。

如果有兩個(gè)線程要同時(shí)給一個(gè)表加字段，其中一個(gè)要等另一個(gè)執(zhí)行完才能開始執(zhí)行。

事務(wù)中的 MDL 鎖，在語(yǔ)句執(zhí)行開始時(shí)申請(qǐng)，但是語(yǔ)句結(jié)束后并不會(huì)馬上釋放，而會(huì)等到整個(gè)事務(wù)提交后再釋放。

因此，需要避免長(zhǎng)事務(wù)，因?yàn)殚L(zhǎng)事務(wù)會(huì)造成鎖一直不能釋放，后續(xù)的操作會(huì)堆積，這個(gè)庫(kù)的線程很快就會(huì)爆滿。

行鎖

行鎖是引擎層實(shí)現(xiàn)的，像 MyISAM 引擎就直接不支持行鎖，這些引擎在并發(fā)控制只能用表鎖！

InnoDB 的行鎖

兩階段協(xié)議：

• 需要的時(shí)候加上

• 事務(wù)結(jié)束時(shí)釋放

當(dāng)需要鎖多個(gè)行時(shí)，盡量把影響并發(fā)的鎖往后放，這樣可以最大程度的減少事務(wù)之間的鎖等待，提升并發(fā)度。

另外，InnoDB 的 行鎖建立在索引的基礎(chǔ)上，鎖的是索引。因此，如果更新的列沒(méi)建索引會(huì)鎖住整個(gè)表。

死鎖

不同線程出現(xiàn)循環(huán)資源依賴，涉及的線程都在等待別的線程釋放資源。

死鎖對(duì)策

1、主動(dòng)等待超時(shí)，由參數(shù) innodb_lock_wait_timeout 設(shè)置，但是業(yè)務(wù)無(wú)法等待；

2、主動(dòng)死鎖檢測(cè)（innodb_deadlock_detect=on）

發(fā)生死鎖后，InnoDB 一般都可以檢測(cè)到，并使一個(gè)事務(wù)釋放鎖回退，另一個(gè)則可以獲取鎖完成事務(wù)。

另外，我們可以采取以下方式避免死鎖：

• 通過(guò)表級(jí)鎖來(lái)減少死鎖產(chǎn)生的概率；

• 多個(gè)程序盡量約定以相同的順序訪問(wèn)表（這也是解決并發(fā)理論中哲學(xué)家就餐問(wèn)題的一種思路）；

• 同一個(gè)事務(wù)盡可能做到一次鎖定所需要的所有資源。

另外，死鎖檢測(cè)也非常耗費(fèi)資源，判斷會(huì)不會(huì)由于自己的加入導(dǎo)致了死鎖，這是一個(gè)時(shí)間復(fù)雜度是 O(n) 的操作。

比如有 1000 個(gè)并發(fā)線程要同時(shí)更新同一行，那么死鎖檢測(cè)操作就是 100 萬(wàn)這個(gè)量級(jí)的，這將消耗大量的 CPU 資源。

如何解決死鎖檢測(cè)耗費(fèi)資源的情況？

1、關(guān)掉死鎖檢測(cè)，需要保證不會(huì)發(fā)生死鎖；
2、控制并發(fā)，對(duì)應(yīng)相同行的更新，在進(jìn)入引擎之前排隊(duì)；

• 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端實(shí)現(xiàn)，中間件實(shí)現(xiàn)

• 不要在客戶端實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭蛻舳说臄?shù)量未知

• 改 MySQL 源碼

• 將熱更新的行數(shù)據(jù)拆分成邏輯上的多行來(lái)減少鎖沖突，但是業(yè)務(wù)復(fù)雜度可能會(huì)大大提高

更新一條記錄時(shí)具體什么時(shí)候用行鎖什么時(shí)候是表鎖

引擎支持行鎖就行鎖，比如 innodb；

引擎不支持行鎖就表鎖，比如 myisam；

Online DDL 的過(guò)程

在 MySQL5.6 中，開始支持更多的 alter table 類型操作來(lái)避免 copy data，同時(shí)支持了在線上 DDL 的過(guò)程中不阻塞 DML 操作，真正意義上的實(shí)現(xiàn)了 Online DDL。

1、拿 MDL 寫鎖
2、降級(jí)成 MDL 讀鎖
3、真正做 DDL
4、升級(jí)成 MDL 寫鎖
5、釋放 MDL 鎖

1、2、4、5 如果沒(méi)有鎖沖突，執(zhí)行時(shí)間非常短。
第 3 步占用了 DDL 絕大部分時(shí)間，這期間這個(gè)表可以正常讀寫數(shù)據(jù)，是因此稱為「online」

總結(jié)

• 表級(jí)鎖：開銷小，加鎖快；不會(huì)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。

• 這些存儲(chǔ)引擎通過(guò)總是一次性同時(shí)獲取所有需要的鎖以及總是按相同的順序獲取表鎖來(lái)避免死鎖。

• 表級(jí)鎖更適合于以查詢?yōu)橹鳎l(fā)用戶少，只有少量按索引條件更新數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如 Web 應(yīng)用

• 行級(jí)鎖：開銷大，加鎖慢；會(huì)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。

• 最大程度的支持并發(fā)，同時(shí)也帶來(lái)了最大的鎖開銷。

• 在 InnoDB 中，除單個(gè) SQL 組成的事務(wù)外，鎖是逐步獲得的，這就決定了在 InnoDB 中發(fā)生死鎖是可能的。

• 行級(jí)鎖只在存儲(chǔ)引擎層實(shí)現(xiàn)，而 Mysql 服務(wù)器層沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

• 行級(jí)鎖更適合于有大量按索引條件并發(fā)更新少量不同數(shù)據(jù)，同時(shí)又有并發(fā)查詢的應(yīng)用，如一些在線事務(wù)處理（OLTP）系統(tǒng)

上述特點(diǎn)來(lái)看，很難說(shuō)哪種鎖更好，只能相對(duì)于所處的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)選擇更加適合的鎖機(jī)制。

如果僅從鎖的角度來(lái)看，表級(jí)鎖更適合以查詢?yōu)橹鞯膽?yīng)用場(chǎng)景，而行級(jí)鎖則更適合于大量按索引條件并發(fā)更新少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

對(duì)于平時(shí)常用的存儲(chǔ)引擎，MyISAM 采用的是表級(jí)鎖，InnoDB 采用的是行級(jí)鎖加表級(jí)鎖。

參考：
https://dwz.cn/oudQ7cM9

分享題目：MySQL實(shí)戰(zhàn)|06/07簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)MySQL中的鎖
標(biāo)題URL：http://vcdvsql.cn/article22/pdiecc.html

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