数据库 锁机制

锁的基本原理

为了保证数据的完事性和一致性,数据库系统采用锁来实现事务的隔离性。各种大型数据库采用的锁基本理论是一致的,但在具体实现上各有差别。

从并发事务锁定的关系上看,可以分为共享锁定和独占锁定。从锁定的对象不同,一般可以分为表锁定和行锁定。

共享锁用于读取数据操作,它是非独占的,允许其他事务同时读取其锁定的资源,但不允许其他事务更新它。

独占锁也叫排他锁,适用于修改数据的场合。它所锁定的资源,其他事务不能读取也不能修改。

当一个事务访问某种数据库资源时,如果执行select语句,必须先获得共享锁,如果执行insert、update或delete语句,必须获得独占锁,这些锁用于锁定被操作的资源。

当第二个事务也要访问相同的资源时,如果执行select语句,也必须先获得共享锁,如果执行insert、update或delete语句,也必须获得独占锁。此时根据已经旋转在资源上的锁的类型,来决定第二个事务应该等待第一个事务解除对应资源的锁定,还是可以立刻获得锁。

资源上已经放置的锁 第二个事务进行读操作 第二个事务进行更新操作
立即获得共享锁 立即获得独占锁
共享锁 立即获得共享锁 等待第一个事务解除共享锁
独占锁 等待第一个事务解除独占锁 等待第一个事务解除独占锁

 

1 共享锁

1、加锁的条件:当一个事务执行select语句时,数据库系统会为这个事务分配一把共享锁,来锁定被查询的数据。

2、解锁的条件:在默认情况下,数据被读取后,数据库系统立即解除共享锁。例如,当一个事务执行查询“SELECT * FROM accounts”语句时,数据库系统首先锁定第一行,读取之后,解除对第一行的锁定,然后锁定第二行。这样,在一个事务读操作过程中,允许其他事务同时更新accounts表中未锁定的行。

3、与其他锁的兼容性:如果数据资源上放置了共享锁,还能再放置共享锁和更新锁。

4、并发性能:具有良好的并发性能,当数据被放置共享锁后,还可以再放置共享锁或更新锁。所以并发性能很好。

2 独占锁

1、加锁的条件:当一个事务执行insert、update或delete语句时,数据库系统会自动对SQL语句操纵的数据资源使用独占锁。如果该数据资源已经有其他锁(任何锁)存在时,就无法对其再放置独占锁了。

2、解锁的条件:独占锁需要等到事务结束才能被解除。

3、兼容性:独占锁不能和其他锁兼容,如果数据资源上已经加了独占锁,就不能再放置其他的锁了。同样,如果数据资源上已经放置了其他锁,那么也就不能再放置独占锁了。

4、并发性能:不用说了,最差。只允许一个事务访问锁定的数据,如果其他事务也需要访问该数据,就必须等待,起到前一个事务结束,解除了独占锁,其他事务才有机会访问该数据。

3 更新锁

更新锁在的初始化阶段用来锁定可能要被修改的资源,这可以避免使用共享锁造成的死锁现象。例如,对于以下的update语句:

UPDATE accounts SET balance=900 WHERE id=1

更新操作需要分两步:

l 读取accounts表中id为1的记录。

l 执行更新操作。

如果在第一步使用共享锁,再第二步把锁升级为独占锁,就可能出现死锁现象。例如:两个事务都获取了同一数据资源的共享锁,然后都要把锁升级为独占锁,但需要等待另一个事务解除共享锁才能升级为独占锁,这就造成了死锁。

更新锁有如下特征:

l 加锁的条件:当一个事务执行update语句时,数据库系统会先为事务分配一把更新锁。

l 解锁的条件:当读取数据完毕,执行更新操作时,会把更新锁升级为独占锁。

l 与其他锁的兼容性:更新锁与共享锁是兼容的,也就是说,一个资源可以同时放置更新锁和共享锁,但是最多放置一把更新锁。这样,当多个事务更新相同的数据时,只有一个事务能获得更新锁,然后再把更新锁升级为独占锁,其他事务必须等到前一个事务结束后,才能获取得更新锁,这就避免了死锁。

l 并发性能:允许多个事务同时读锁定的资源,但不允许其他事务修改它。

 

MySQL行级锁、表级锁、页级锁介绍

页级:引擎 BDB。
表级:引擎 MyISAM , 理解为锁住整个表,可以同时读,写不行
行级:引擎 INNODB , 单独的一行记录加锁

表级,直接锁定整张表,在你锁定期间,其它进程无法对该表进行写操作。如果你是写锁,则其它进程则读也不允许
行级,,仅对指定的记录进行加锁,这样其它进程还是可以对同一个表中的其它记录进行操作。
页级,表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录。

MySQL 5.1支持对MyISAM和MEMORY表进行表级锁定,对BDB表进行页级锁定,对InnoDB表进行行级锁定。
对WRITE,MySQL使用的表锁定方法原理如下:
如果在表上没有锁,在它上面放一个写锁。
否则,把锁定请求放在写锁定队列中。

对READ,MySQL使用的锁定方法原理如下:
如果在表上没有写锁定,把一个读锁定放在它上面
否则,把锁请求放在读锁定队列中。

InnoDB使用行锁定,BDB使用页锁定。对于这两种存储引擎,都可能存在死锁。这是因为,在SQL语句处理期间,InnoDB自动获得行锁定和BDB获得页锁定,而不是在事务启动时获得。

行级锁定的优点:
· 当在许多线程中访问不同的行时只存在少量锁定冲突。
· 回滚时只有少量的更改。
· 可以长时间锁定单一的行。

行级锁定的缺点:
· 比页级或表级锁定占用更多的内存。
· 当在表的大部分中使用时,比页级或表级锁定速度慢,因为你必须获取更多的锁。
· 如果你在大部分数据上经常进行GROUP BY操作或者必须经常扫描整个表,比其它锁定明显慢很多。
· 用高级别锁定,通过支持不同的类型锁定,你也可以很容易地调节应用程序,因为其锁成本小于行级锁定。

在以下情况下,表锁定优先于页级或行级锁定:
· 表的大部分语句用于读取。
· 对严格的关键字进行读取和更新,你可以更新或删除可以用单一的读取的关键字来提取的一行:
· UPDATE tbl_name SET column=value WHERE unique_key_col=key_value;
· DELETE FROM tbl_name WHERE unique_key_col=key_value;
· SELECT 结合并行的INSERT语句,并且只有很少的UPDATE或DELETE语句。
· 在整个表上有许多扫描或GROUP BY操作,没有任何写操作。

/* ========================= mysql 锁表类型和解锁语句 ========================= */

如果想要在一个表上做大量的 INSERT 和 SELECT 操作,但是并行的插入却不可能时,可以将记录插入到临时表中,然后定期将临时表中的数据更新到实际的表里。可以用以下命令实现:

复制代码 代码如下:
mysql> LOCK TABLES real_table WRITE, insert_table WRITE;
mysql> INSERT INTO real_table SELECT * FROM insert_table;
mysql> TRUNCATE TABLE insert_table;
mysql> UNLOCK TABLES;

 

行级锁的优点有:
在很多线程请求不同记录时减少冲突锁。
事务回滚时减少改变数据。
使长时间对单独的一行记录加锁成为可能。

行级锁的缺点有:
比页级锁和表级锁消耗更多的内存。
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,不同的数据库的锁机制大同小异。由于数据库资源是一种供许多用户共享的资源,所以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。了解锁机制不仅可以使我们更有效的开发利用数据库资源,也使我们能够更好地维护数据库,从而提高数据库的性能。

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。

例如,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),同时也支持表级锁;InnoDB存储引擎既支持行级锁,也支持表级锁,默认情况下是采用行级锁。

上述三种锁的特性可大致归纳如下:
1) 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。
2) 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。
3) 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。

三种锁各有各的特点,若仅从锁的角度来说,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;行级锁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。

MySQL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)。什么意思呢,就是说对MyISAM表进行读操作时,它不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞 对同一表的写操作;而对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表的读和写是串行的,即在进行读操作时不能进行写操作,反之也是一样。但在一定条件下MyISAM表也支持查询和插入的操作的并发进行,其机制是通过控制一个系统变量(concurrent_insert)来进行的,当其值设置为0时,不允许并发插入;当其值设置为1 时,如果MyISAM表中没有空洞(即表中没有被删除的行),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;当其值设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。

MyISAM锁调度是如何实现的呢,这也是一个很关键的问题。例如,当一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,此时MySQL将会如优先处理进程呢?通过研究表明,写进程将先获得锁(即使读请求先到锁等待队列)。但这也造成一个很大的缺陷,即大量的写操作会造成查询操作很难获得读锁,从而可能造成永远阻塞。所幸我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为。我们可通过指定参数low-priority-updates,使MyISAM默认引擎给予读请求以优先的权利,设置其值为1(set low_priority_updates=1),使优先级降低。

InnoDB锁与MyISAM锁的最大不同在于:一是支持事务(TRANCSACTION),二是采用了行级锁。我们知道事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,其有四个属性(简称ACID属性),分别为:

原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全部执行,要么全都不执行;
一致性(Consistent):在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态;
隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行;
持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

InnoDB有两种模式的行锁:

1)共享锁:允许一个事务去读一行,阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。
( Select * from table_name where ……lock in share mode)

2)排他锁:允许获得排他锁的事务更新数据,阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和 排他写锁。(select * from table_name where…..for update)
为了允许行锁和表锁共存,实现多粒度锁机制;同时还有两种内部使用的意向锁(都是表锁),分别为意向共享锁和意向排他锁。
InnoDB行锁是通过给索引项加锁来实现的,即只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,否则将使用表锁!

另外:插入,更新性能优化的几个重要参数

复制代码 代码如下:
bulk_insert_buffer_size
批量插入缓存大小, 这个参数是针对MyISAM存储引擎来说的.适用于在一次性插入100-1000+条记录时, 提高效率.默认值是8M.可以针对数据量的大小,翻倍增加. 

concurrent_insert
并发插入, 当表没有空洞(删除过记录), 在某进程获取读锁的情况下,其他进程可以在表尾部进行插入.

值可以设0不允许并发插入, 1当表没有空洞时, 执行并发插入, 2不管是否有空洞都执行并发插入.
默认是1 针对表的删除频率来设置.

delay_key_write
针对MyISAM存储引擎,延迟更新索引.意思是说,update记录时,先将数据up到磁盘,但不up索引,将索引存在内存里,当表关闭时,将内存索引,写到磁盘. 值为 0不开启, 1开启. 默认开启.

delayed_insert_limit, delayed_insert_timeout, delayed_queue_size
延迟插入, 将数据先交给内存队列, 然后慢慢地插入.但是这些配置,不是所有的存储引擎都支持, 目前来看, 常用的InnoDB不支持, MyISAM支持. 根据实际情况调大, 一般默认够用了


/* ==================== MySQL InnoDB 锁表与锁行 ======================== */

 

由于InnoDB预设是Row-Level Lock,所以只有「明确」的指定主键,MySQL才会执行Row lock (只锁住被选取的资料例) ,否则MySQL将会执行Table Lock (将整个资料表单给锁住)。

举个例子: 假设有个表单products ,里面有id跟name二个栏位,id是主键。

例1: (明确指定主键,并且有此笔资料,row lock)

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM products WHERE id=’3′ FOR UPDATE;
SELECT * FROM products WHERE id=’3′ and type=1 FOR UPDATE;

 

例2: (明确指定主键,若查无此笔资料,无lock)

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM products WHERE id=’-1′ FOR UPDATE;

 

例3: (无主键,table lock)

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM products WHERE name=’Mouse’ FOR UPDATE;

 

例4: (主键不明确,table lock)

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM products WHERE id<>’3′ FOR UPDATE;

 

例5: (主键不明确,table lock)

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM products WHERE id LIKE ‘3’ FOR UPDATE;

 

注1: FOR UPDATE仅适用于InnoDB,且必须在交易区块(BEGIN/COMMIT)中才能生效。
注2: 要测试锁定的状况,可以利用MySQL的Command Mode ,开二个视窗来做测试。

在MySql 5.0中测试确实是这样的

另外:MyAsim 只支持表级锁,InnerDB支持行级锁
添加了(行级锁/表级锁)锁的数据不能被其它事务再锁定,也不被其它事务修改(修改、删除)
是表级锁时,不管是否查询到记录,都会锁定表
此外,如果A与B都对表id进行查询但查询不到记录,则A与B在查询上不会进行row锁,但A与B都会获取排它锁,此时A再插入一条记录的话则会因为B已经有锁而处于等待中,此时B再插入一条同样的数据则会抛出Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction然后释放锁,此时A就获得了锁而插入成功

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该日志由 极限手指 于2017年05月12日发表在 数据库 分类下,
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