一文帶你了解 MySQL 中的各種鎖機制!
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2020-07-13 16:55:23
MySQL中的鎖機制,按粒度分為行級鎖,頁級鎖,表級鎖,其中按用法還分為共享鎖和排他鎖.
**行級鎖**
行級鎖是Mysql中鎖定粒度最細的一種鎖,表示只針對當前操作的行進行加鎖。
行級鎖能大大減少
數(shù)據(jù)庫操作的沖突。其加鎖粒度最小,但加鎖的開銷也最大。行級鎖分為共享鎖和排他鎖.
特點
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。
用法
共享鎖(s 鎖 讀鎖)
**表級鎖**
表級鎖是MySQL中鎖定粒度最大的一種鎖,表示對當前操作的整張表加鎖,它實現(xiàn)簡單,資源消耗較少,被大部分MySQL引擎支持。
最常使用的MYISAM與INNODB都支持表級鎖定。表級鎖定分為共享鎖和排他鎖.
特點
開銷小,加鎖快;不會出現(xiàn)死鎖;鎖定粒度大,發(fā)出鎖沖突的概率最高,并發(fā)度最低。
用法
共享鎖(s 鎖 讀鎖)
**頁級鎖**
頁級鎖是MySQL中鎖定粒度介于行級鎖和表級鎖中間的一種鎖。
表級鎖速度快,但沖突多,行級沖突少,但速度慢。所以取了折衷的頁級,一次鎖定相鄰的一組記錄。BDB支持頁級鎖
特點
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)度一般。
樂觀鎖和悲觀鎖的思想
在數(shù)據(jù)庫的鎖機制中介紹過,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)中的并發(fā)控制的任務是確保在多個事務同時存取數(shù)據(jù)庫中同一數(shù)據(jù)時不破壞事務的隔離性和統(tǒng)一性以及數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一性。
樂觀并發(fā)控制(樂觀鎖)和悲觀并發(fā)控制(悲觀鎖)是并發(fā)控制主要采用的技術手段。
無論是悲觀鎖還是樂觀鎖,都是人們定義出來的概念,可以認為是一種思想。
其實不僅僅是關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中有樂觀鎖和悲觀鎖的概念,像memcache、hibernate、tair等都有類似的概念。
針對于不同的業(yè)務場景,應該選用不同的并發(fā)控制方式。所以,不要把樂觀并發(fā)控制和悲觀并發(fā)控制狹義的理解為DBMS中的概念,更不要把他們和數(shù)據(jù)中提供的鎖機制(行鎖、表鎖、排他鎖、共享鎖)混為一談。其實,在DBMS中,悲觀鎖正是利用數(shù)據(jù)庫本身提供的鎖機制來實現(xiàn)的。
**悲觀鎖**
在關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)里,悲觀并發(fā)控制(又名“悲觀鎖”,Pessimistic Concurrency Control,縮寫“PCC”)是一種并發(fā)控制的方法。它可以阻止一個事務以影響其他用戶的方式來修改數(shù)據(jù)。
如果一個事務執(zhí)行的操作都某行數(shù)據(jù)應用了鎖,那只有當這個事務把鎖釋放,其他事務才能夠執(zhí)行與該鎖沖突的操作。
悲觀并發(fā)控制主要用于數(shù)據(jù)爭用激烈的環(huán)境,以及發(fā)生并發(fā)沖突時使用鎖保護數(shù)據(jù)的成本要低于回滾事務的成本的環(huán)境中。
悲觀鎖,正如其名,它指的是對數(shù)據(jù)被外界(包括本系統(tǒng)當前的其他事務,以及來自外部系統(tǒng)的事務處理)修改持保守態(tài)度(悲觀)
因此,在整個數(shù)據(jù)處理過程中,將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。
悲觀鎖的實現(xiàn),往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機制 (也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性,否則,即使在本系統(tǒng)中實現(xiàn)了加鎖機制,也無法保證外部系統(tǒng)不會修改數(shù)據(jù))
在數(shù)據(jù)庫中,悲觀鎖的流程如下:
在對任意記錄進行修改前,先嘗試為該記錄加上排他鎖(exclusive locking)
如果加鎖失敗,說明該記錄正在被修改,那么當前查詢可能要等待或者拋出異常。具體響應方式由開發(fā)者根據(jù)實際需要決定。
如果成功加鎖,那么就可以對記錄做修改,事務完成后就會解鎖了。
其間如果有其他對該記錄做修改或加排他鎖的操作,都會等待我們解鎖或直接拋出異常。
MySQL InnoDB中使用悲觀鎖
要使用悲觀鎖,我們必須關閉mysql數(shù)據(jù)庫的自動提交屬性,因為MySQL默認使用autocommit模式
也就是說,當你執(zhí)行一個更新操作后,MySQL會立刻將結果進行提交。set autocommit=0;
優(yōu)點與不足
悲觀并發(fā)控制實際上是“先取鎖再訪問”的保守策略,為數(shù)據(jù)處理的安全提供了保證。
但是在效率方面,處理加鎖的機制會讓數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生額外的開銷,還有增加產(chǎn)生死鎖的機會;
另外,在只讀型事務處理中由于不會產(chǎn)生沖突,也沒必要使用鎖,這樣做只能增加系統(tǒng)負載;
還有會降低了并行性,一個事務如果鎖定了某行數(shù)據(jù),其他事務就必須等待該事務處理完才可以處理那行數(shù)
**樂觀鎖**
在關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)里,樂觀并發(fā)控制(又名“樂觀鎖”,Optimistic Concurrency Control,縮寫“OCC”)是一種并發(fā)控制的方法。
它假設多用戶并發(fā)的事務在處理時不會彼此互相影響,各事務能夠在不產(chǎn)生鎖的情況下處理各自影響的那部分數(shù)據(jù)。
在提交數(shù)據(jù)更新之前,每個事務會先檢查在該事務讀取數(shù)據(jù)后,有沒有其他事務又修改了該數(shù)據(jù)。如果其他事務有更新的話,正在提交的事務會進行回滾。
樂觀事務控制最早是由孔祥重(H.T.Kung)教授提出。
樂觀鎖( Optimistic Locking ) 相對悲觀鎖而言,樂觀鎖假設認為數(shù)據(jù)一般情況下不會造成沖突
所以在數(shù)據(jù)進行提交更新的時候,才會正式對數(shù)據(jù)的沖突與否進行檢測
如果發(fā)現(xiàn)沖突了,則讓返回用戶錯誤的信息,讓用戶決定如何去做。
相對于悲觀鎖,在對數(shù)據(jù)庫進行處理的時候,樂觀鎖并不會使用數(shù)據(jù)庫提供的鎖機制。一般的實現(xiàn)樂觀鎖的方式就是記錄數(shù)據(jù)版本。
數(shù)據(jù)版本,為數(shù)據(jù)增加的一個版本標識。當讀取數(shù)據(jù)時,將版本標識的值一同讀出,數(shù)據(jù)每更新一次,同時對版本標識進行更新。
當我們提交更新的時候,判斷數(shù)據(jù)庫表對應記錄的當前版本信息與第一次取出來的版本標識進行比對,如果數(shù)據(jù)庫表當前版本號與第一次取出來的版本標識值相等,則予以更新,否則認為是過期數(shù)據(jù)。
實現(xiàn)數(shù)據(jù)版本有兩種方式,第一種是使用版本號,第二種是使用時間戳。
樂觀鎖使用CAS(Compare And Swep)操作保證數(shù)據(jù)一致性
使用版本號實現(xiàn)樂觀鎖
使用版本號時,可以在數(shù)據(jù)初始化時指定一個版本號,每次對數(shù)據(jù)的更新操作都對版本號執(zhí)行+1操作。并判斷當前版本號是不是該數(shù)據(jù)的最新的版本號。
樂觀并發(fā)控制相信事務之間的數(shù)據(jù)競爭(data race)的概率是比較小的,因此盡可能直接做下去,直到提交的時候才去鎖定,所以不會產(chǎn)生任何鎖和死鎖。
但如果直接簡單這么做,還是有可能會遇到不可預期的結果,例如兩個事務都讀取了數(shù)據(jù)庫的某一行,經(jīng)過修改以后寫回數(shù)據(jù)庫,這時就遇到了問題。
MySQL常用存儲引擎的鎖機制
MyISAM和MEMORY采用表級鎖(table-level locking)
BDB采用頁面鎖(page-level locking)或表級鎖,默認為頁面鎖
InnoDB支持行級鎖(row-level locking)和表級鎖,默認為行級鎖
Innodb中的行鎖與表鎖
InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現(xiàn)的,這一點MySQL與Oracle不同,后者是通過在數(shù)據(jù)塊中對相應數(shù)據(jù)行加鎖來實現(xiàn)的。
InnoDB這種行鎖實現(xiàn)特點意味著:只有通過索引條件檢索數(shù)據(jù),InnoDB才使用行級鎖,否則,InnoDB將使用表鎖!
在實際應用中,要特別注意InnoDB行鎖的這一特性,不然的話,可能導致大量的鎖沖突,從而影響并發(fā)性能。
在不通過索引條件查詢的時候,InnoDB 確實使用的是表鎖,而不是行鎖。
由于 MySQL 的行鎖是針對索引加的鎖,不是針對記錄加的鎖,所以雖然是訪問不同行的記錄,但是如果是使用相同的索引鍵,是會出現(xiàn)鎖沖突的。應用設計的時候要注意這一點。
當表有多個索引的時候,不同的事務可以使用不同的索引鎖定不同的行,另外,不論 是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引,InnoDB 都會使用行鎖來對數(shù)據(jù)加鎖。
即便在條件中使用了索引字段,但是否使用索引來檢索數(shù)據(jù)是由 MySQL 通過判斷不同 執(zhí)行計劃的代價來決定的,如果 MySQL 認為全表掃效率更高,比如對一些很小的表,它就不會使用索引,這種情況下 InnoDB 將使用表鎖,而不是行鎖。因此,在分析鎖沖突時, 別忘了檢查 SQL 的執(zhí)行計劃,以確認是否真正使用了索引。
**行級鎖與死鎖**
MyISAM中是不會產(chǎn)生死鎖的,因為MyISAM總是一次性獲得所需的全部鎖,要么全部滿足,要么全部等待。
而在InnoDB中,鎖是逐步獲得的,就造成了死鎖的可能。
在MySQL中,行級鎖并不是直接鎖記錄,而是鎖索引。
索引分為主鍵索引和非主鍵索引兩種,如果一條sql語句操作了主鍵索引,MySQL就會鎖定這條主鍵索引;如果一條語句操作了非主鍵索引,MySQL會先鎖定該非主鍵索引,再鎖定相關的主鍵索引。
在UPDATE、DELETE操作時,MySQL不僅鎖定WHERE條件掃描過的所有索引記錄,而且會鎖定相鄰的鍵值,即所謂的next-key locking。
當兩個事務同時執(zhí)行,一個鎖住了主鍵索引,在等待其他相關索引。另一個鎖定了非主鍵索引,在等待主鍵索引。這樣就會發(fā)生死鎖。
發(fā)生死鎖后,InnoDB一般都可以檢測到,并使一個事務釋放鎖回退,另一個獲取鎖完成事務。
避免死鎖,這里只介紹常見的三種:
如果不同程序會并發(fā)存取多個表,盡量約定以相同的順序訪問表,可以大大降低死鎖機會
在同一個事務中,盡可能做到一次鎖定所需要的所有資源,減少死鎖產(chǎn)生概率
對于非常容易產(chǎn)生死鎖的業(yè)務部分,可以嘗試使用升級鎖定顆粒度,通過表級鎖定來減少死鎖產(chǎn)生的概率
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原文發(fā)布時間:2020-07-10
本文作者:suveng
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