mysql锁表问题

问题描述

偶尔应用日志会打印锁表超时回滚

org.springframework.dao.CannotAcquireLockException: 
### Error updating database.  Cause: com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

mysql锁机制

锁的划分

按粒度划分

按照锁的粒度来划分可以将锁分为以下三种：

  • 全局锁：锁的整个database。由MySQL的SQLlayer层实现

  • 表级锁：锁的是某个table。由MySQL的SQLLayer层实现

  • 行级锁：锁的是某行数据，也可能锁定行之间的间隙。由存储引擎实现，比如InnoDB等

按锁的功能划分

根据锁的功能可以将锁分为：

  • 共享读锁

  • 排他写锁

按锁的实现方式划分

根据锁的实现方式可以将锁分为：

  • 悲观锁

  • 乐观锁

表级锁和行及锁的区别

  • 表级锁：开销小，加锁快，锁定粒度大，发生锁冲突概率高，并发度低

  • 行级锁：开销大，加锁慢，会出现死锁，锁定粒度小，发生锁冲突概率低，并发度高

表级锁

mysql表级锁分为两种：

  • 表锁

  • 元数据锁

表锁

查看表锁的争用状态变量

show status like 'table%';

在这里插入图片描述

  • Table_locks_immediate：产生表级锁定的次数

  • Table_locks_waited：出现表级锁定争用而发生等待的次数

表锁的两种表现形式：

  • 表共享读锁

  • 表独占写锁

手动添加表锁

lock table 表名 read（共享读锁）/write（独占写锁）, 表名n read（共享读锁）/write（独占写锁）;

查看表锁情况

show open tables

删除表锁

unlock tables;
演示

创建演示表并插入数据

CREATE TABLE mylock (    
id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,    
name varchar(20) DEFAULT NULL,    
age int(11) DEFAULT NULL,    
love varchar(255) DEFAULT NULL,    
PRIMARY KEY (id)    
);INSERT INTO mylock (id,name,age,love) VALUES (1, 'a', 1, 'a');
INSERT INTO mylock (id,name,age,love) VALUES (2, 'b', 1, 'b');
INSERT INTO mylock (id,name,age,love) VALUES (3, 'c', 1, 'c');

读锁操作：

  1. session1：对mylock表添加共享读锁
lock table mylock read;
  1. session1：查询mylock表
select * from mylock;
  1. session2：可正常查询mylock表
select * from mylock;
  1. session1：不能查询其他没有锁定表
select * from 其他没有锁定表的表名称;
  1. session2：可正常查询、更新没有锁定的表
select * from 其他没有锁定表的表名称;
  1. session1：更新、插入锁定表会提示错误
INSERT INTO mylock (id,name,age,love) VALUES(4, 'd', 1, 'd');UPDATE mylock SET NAME = 'e' WHERE id = 3;
  1. session2：更新、插入锁定表会一直等待获得锁。当session1 unlock tables解除锁定后会正常执行
INSERT INTO mylock (id,name,age,love) VALUES(4, 'd', 1, 'd');UPDATE mylock SET NAME = 'e' WHERE id = 3;

写锁操作：

  1. session1：对mylock表添加独占锁
lock table mylock write;
  1. session1：对锁定表执行查询、插入、更新均可行
select * from mylock;insert into mylock(id,name,age,love) values(5, 'e', 1, 'e');update mylock set name = 'f' where id = 4;
  1. session2：对锁定表执行查询、插入、更新会一直等待
select * from mylock;insert into mylock(id, name,age,love) values(5, 'e', 1, 'e');update mylock set name = 'f' where id = 4;
  1. session1：释放锁定表
unlock tables;
  1. seesion2：第3步操作正常结束
元数据锁

从MySQL 5.5开始引入MDL，当对一张表做增删改查操作时，将加MDL读锁；当对表结构做变更操作时，加MDL写锁

  1. session1：开始事务
begin;
  1. session1：执行查询表sql将会加MDL读锁
select * from mylock;
  1. session2：执行更新表结构，将会被阻塞
alert talble mylock add f int;
  1. session1：提交事务，或者rollback回滚事务，释放读锁
commit;
  1. session2：第3步的更新表结构将会被执行

行级锁

mysql行级锁的实现是由存储引擎实现，InnoDB存储引擎就支持行级锁。InnoDB行锁是给索引上的索引项加锁来实现，因此只有通过索引条件检索的数据，InnoDB才能使用行级锁，否则将使用表锁

按照锁定范围，将InnoDB的行级锁分为以下三种：

  • 记录锁（Record Locks）：锁定某行记录，执行SQL语句的条件必须是主键或唯一索引列，并且必须是精确匹配（=）

  • 间隙锁（Gap Locks）：锁定一段区间，此区间内的数据可以已经存在也可能还没有。例如SELECT * FROM table WHERE age > 60 FOR UPDATE; 会
    锁定所有大于60的数据，之后插入一条数据库中没有的age为110的数据一样会被阻塞。间隙锁基于非唯一索引

  • 临键锁（Next-Key Locks）：一种特殊的间隙锁。在每个数据行的非唯一索引列上都有一把临键锁，当某个事务持有该数据行的临键锁时，会锁住一段左开右闭的区间。例如一张表有age字段，值为10、26、36、46、56的五行数据，age字段为普通索引，这五行数据存在如下范围的临键锁：范围为[负无穷，100)、范围为[10，26)
    、范围为[26，36)、范围为[36，46)、范围为[46，56)、范围为[56，正无穷)。当执行UPDATE table SET name = Vladimir WHERE age = 26;，将
    获取范围为[10，36)的临键锁，之后执行INSERT INTO table VALUES(100, 30, ‘Ezreal’);，将会被阻塞

实验索引对InnoDB行锁的影响
  1. session1：关闭自动提交事务
SET autocommit=0;
  1. session1：执行增、删、改操作中的一种，并且不走索引。将触发表级锁
delete from mylock where name = 'b';insert into mylock(id,name,age,love) VALUES (13, 'm', 1, 'm');update mylock set love = 'b' where name = 'm'
  1. session2：对同一张表执行增、删、改,将被阻塞，等待获取表锁，如果session1不提交事务释放锁，session2会一直被阻塞直到超时
delete from mylock where name = 'h';insert into mylock(id,name,age,love) VALUES (14, 'n', 1, 'n');update mylock set love = 'b' where name = 'h';
  1. session1：提交事务或者回滚，将释放表级锁
commit;
  1. session2：第3步执行操作如果还没有超时，将会执行

为表添加索引字段

ALTER TABLE mylock ADD INDEX mylock_index_1 (name,love);

执行如下操作步骤：

  1. session1：执行增、删、改操作中的一种，并且走索引。将触发表行级锁
delete from mylock where name = 'c';insert into mylock(id,name,age,love) VALUES (13, 'm', 1, 'm');update mylock set love = 'h' where name = 'm'
  1. session2：执行执行增、删、改操作中的一种,如果操作的行不在第一步锁定的行中，将能正常执行
delete from mylock where name = 'l';insert into mylock(id,name,age,love) VALUES (16, 'o', 1, 'o');update mylock set love = 'h' where name = 'c'
临键锁实验

前提数据如下age为普通索引字段
在这里插入图片描述

  1. session1：关闭自动提交事务
SET autocommit=0;
  1. session1：根据普通索引删除数据触发临键锁,锁定范围为[2, 9)
delete from mylock where age = 5;
  1. session2：关闭自动提交事务
SET autocommit=0;
  1. session2：插入[2, 9)之间的age数据将会被阻塞等待获取锁，之外的数据可以正常插入
insert into mylock(id,name,age,love) VALUES (34, 'm', 8, 'ddm');
commit

注意：删除表数据时，如果条件中出现不在索引中字段时，可能不会走索引，因此设置索引字段时需要注意

总结：当存在没有走索引的增、删、改将触发表级锁，如果此事务花费时间较长，可能导致其他事务对表的增、删、改被阻塞，甚至超时回滚。因此合理设置索引字段很重要

解决方案

在了解了mysql锁相关知识后，我们可以根据锁产生的条件，找到超时的原因

如何查看锁及被锁住的SQL

INNODB_TRX

此表记录了当前运行的所有事务

SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX;
INNODB_LOCKs

此表记录了当前出现的锁

SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCKs;
INNODB_LOCK_waits

此表记录了锁等待的对应关系

SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCK_waits;
查询锁住的SQL及事务Id及事务线程Id
select a.trx_id 事务id ,a.trx_mysql_thread_id 事务线程id,a.trx_query 事务sql 
from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS b,INFORMATION_SCHEMA.innodb_trx a 
where b.lock_trx_id=a.trx_id;
死锁处理

如果出现死锁临时解决方案可以在mysql会话中执行如下命令

kill 事务线程id;

解决方案一：检查索引

查看锁住的SQL，检查被锁表结构是否包含索引，由于行锁需要走索引，如果表不包含索引，将会走表锁，也就是说如果某个事务对表执行删除、更新、新增操作将锁住整张表，如果这时有另一个事务要执行删除、更新、新增操作将会被阻塞。当前一个事务比较耗时，后面事务很有可能超时

检查表索引设置是否正常，只有执行删除、更新、新增操作的SQL走索引才能触发行锁，否则将使用表锁。因此正确设置索引也很重要。尤其在删除操作时，如果条件只包含部分索引字段很有可能不会走索引，具体会不会走索引可以查看SQL执行计划

EXPLAIN 执行的SQL语句;

重点关注type字段，常见类型有：

  • system：表只有一行记录，const类型的特例

  • const：通过主键索引或唯一索引一次就找到，只匹配一行数据

  • eq_ref：主键或唯一索引扫描，对于每个索引键表中只有一条记录与之匹配

  • ref：使用非唯一索引进行查找，可以包含不在索引中的字段。可能返回多行匹配数据，但如果查询数据量占总数据的比列过高将会变为ALL

  • range：根据索引检索给定范围数据，一般条件中出现between、<、>、in等

  • index：索引扫描，与ALL区别是index只遍历索引数

  • ALL：全表扫描

key_len：表示索引中使用的字节数，查询中使用的索引的最大可能长度，并非实际使用长度，理论上长度越短越好

解决方案二：检查超时时间是否合理

运行如下命令获取当前mysql设置的锁等待超时时间(默认50秒)

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_lock_wait_timeout';

根据自己业务确定最佳超时时间，设置过小可能会导致很多事务超时取消。过大可能会导致很多无法完成的死锁事务积压，影响到数据库的并发处理能力。设置锁等待超时方式如下

  • 设置当前session锁等待超时时间
set innodb_lock_wait_timeout=1500;
  • 设置全局锁等待超时时间，对于修改之后新打开的session生效
set GLOBAL innodb_lock_wait_timeout=1500;

解决方案三：检查长事务是否合理

长事务中锁定表数据较长，可能会导致其他事务操作同一条数据时超时。通常建议将事务的粒度做的尽量小，避免长事务，这样系统的并发度、处理效率都会高很多，而且锁超时的现象也会少很多

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