MySQL 你好,死锁

WilburXu

原文地址:MySQL 你好,死锁

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前言

在日常的生活中,相信大家曾或多或少有这么一种体验:"每到下班高峰期的时候,原本宽坦的交通干道,一时间变得水泄不通,司机和乘客都烦躁不安,喇叭声响成一片,当车卡在十字路口中间,会很尴尬的发现,此时无论想走哪都…..."。对于这样的体验,大家都是十分的害怕接触和体验,交通部门也无时无刻为解决交通拥堵问题而努力。

其实上面生活案例中拥堵就类似于——高并发场景;

而所有方向的车堵在十字路口中间就类似于——数据库死锁场景。

本章主要围绕InnoDB存储引擎死锁相关的一些概念、产生死锁的原因、死锁场景以及死锁的处理策略。

相关概念

为了更好的认识死锁,我们先来了解MySQL中与死锁相关的一些基本概念。

并发控制

并发控制(Concurrency control)指的是当多个用户同时更新运行时,用于保护数据库完整性的各种技术。

读写锁

为了保证数据库的并发控制,因此MySQL设置了两种锁:

  • 共享锁(Shared Lock):也叫读锁(Read Lock),允许多个连接可以同一时刻并发的读取同一资源,互不干扰
  • 排他锁(Exclusive Lock):也叫写锁(Write Lock),会阻塞其他写锁或者读书的请求,保证同一时刻只有一个连接可以操作数据,包括读

锁策略

所谓锁策略就是在锁的开销和数据的安全性之间寻求平衡,这种平衡会影响到性能。目前InnoDB存储引擎有以下两种锁策略:

  • Table Lock(表锁)策略:最基本的锁策略,开销最小,加锁快,不会出现死锁,但发生锁冲突概率高,粒度大,并发低
  • Row Lock(行锁)策略:粒度最小,发生锁冲突态度低,并发也高,但是开销大,加锁慢,会出现死锁

事务

所谓事务,它是一个操作序列,这些操作要么都执行,要么都不执行,它是一个不可分割的工作单位。一个事务是需要通过严格ACID测试的:

  • 原子性(ATOMICITY):一个事务的整个操作,要么全部提交成功,要么全部失败回滚,不能执行其中的某一部分
  • 一致性(CONSISTENCY):数据库总是从一个一致性的状态转换到另外一个一致性的状态
  • 隔离性(ISOLATION):一个事物所作的修改在提交前,其他事务是看不到的
  • 持久性(DURABILITY):一旦事务提交,则其所做的修改就会永久保存到数据库中

隔离级别

SQL标准制定了四种隔离级别,规定事务的修改对其它事务是否可见

  • READ UNCOMMITED(未提交读):未提交也可见,又称脏读
  • READ COMMITED (提交读):只有提交才可见,大多数DBMS默认隔离级别都是这个,MySQL不是,也称不可重复读
  • REPEATABLE READ (可重复读),多次重复读取结果一致,MySQL默认这个级别,解决脏读问题,但存在幻读问题(某个事务读取记录时,另一事务插入了新纪录,原事务再读取记录时产生幻行)。
  • SERIALIZABLE (可串行化),最高隔离级别,强制事务串行执行,避免了前面说的幻读问题,并发性能差
隔离级别 脏读可能性 不可重复读可能性 幻读可能性 加锁读
READ UNCOMMITED Yes Yes Yes No
READ COMMITED No Yes Yes No
REPEATABLE READ No No Yes No
SERIALIZABLE No No No Yes

死锁的定义

死锁是指两个或多个事务在同一资源上相互占用,并请求锁定对方占用的资源(我等待你的资源,你却等待我的资源,我们都相互等待,谁也不释放自己占有的资源),从而导致恶性循环的现象:

  • 当多个事务试图以不同顺序锁定资源时,就可能会产生死锁
  • 多个事务,同时锁定同一个资源时,也会产生死锁

死锁的危害

死等和死锁可不是一回事,如果你遇到了死等,大可放心,肯定不是死锁;如果发生了死锁,也大可放心,绝对不会死等。

这是因为MySQL内部有一套死锁检测机制,一旦发生死锁会立即回滚一个事务,让另一个事务执行下去。并且这个死锁回滚的的错误消息也会发送给客户端。即使正常的业务中,死锁也时不时会发生,所以遇到死锁不要害怕,因为这也是对数据安全的一种保护,但是若死锁太频繁,那可能会带来许多的问题:

  1. 使进程得不到正确的结果:处于死锁状态的进程得不到所需的资源,不能向前推进,故得不到结果
  2. 使资源的利用率降低:处于死锁状态的进程不释放已占有的资源,以至于这些资源不能被其他进程利用,故系统资源利用率降低
  3. 导致产生新的死锁:其它进程因请求不到死锁进程已占用的资源而无法向前推进,所以也会发生死锁

死锁产生的原因

死锁有四个必要的条件:

  1. 互斥排他:一个资源每次只能被一个进程使用
  2. 保持着排他资源又提出新资源请求:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放
  3. 不可剥夺:资源不能被抢占,即资源只能在进程完成任务后自动释放
  4. 环路:有一组等待进程{P0、P1、P2},P0等待的资源被P1所占有,P1等待的资源被P2所占有,而P2等待的又被P0所占有,形成了一个等待循环

死锁的发生场景

以下的所有场景是基于 InnoDB存储引擎并且隔离级别为REPEATABLE-READ(可重复读)

查询当前的隔离级别:

select @@global.tx_isolation,@@tx_isolation;
+-----------------------+-----------------+
| @@global.tx_isolation | @@tx_isolation  |
+-----------------------+-----------------+
| REPEATABLE-READ       | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+

修改隔离级别:

set global transaction isolation level read committed; ## 全局的

set session transaction isolation level read committed; ## 当前会话(session)

创建数据表

CREATE TABLE `deadlock` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `stu_num` int(11) DEFAULT NULL,
  `score` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `idx_uniq_stu_num` (`stu_num`),
  KEY `idx_score` (`score`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into deadlock(id, stu_num, score) values (1, 11, 111);
insert into deadlock(id, stu_num, score) values (2, 22, 222);
insert into deadlock(id, stu_num, score) values (3, 33, 333);

id主键索引

stu_num 为唯一索引

score普通索引

为了模拟实际场景,需要在每个会话(session)中执行以下两条命令:

set autocommit=0; ## 关闭自动提交

START TRANSACTION; ## 开始事务

场景一:AB BA

# session A
select * from deadlock where id = 1 for update; 

# session B
select * from deadlock where id = 2 for update; 

# session A
select * from deadlock where id = 2 for update;
## 因为session2 已经给id=2分配了写锁

# session B
select * from deadlock where id = 1 for update;
## 1213 - Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

场景二:同一个事务中,S-lock 升级为 X-lock

# session A
SELECT * FROM deadlock WHERE id = 1 LOCK IN SHARE MODE;   
## 获取S-Lock

# session B
DELETE FROM deadlock WHERE id = 1;   
## 想获取X-Lock,但被session A的S-lock 卡住,目前处于waiting lock阶段

# session A
DELETE FROM deadlock WHERE id = 1;   
## Error : Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction
## 想获取X-Lock,sessionA本身拥有S-Lock
## 但是由于sessionB 申请X-Lock再前##
## 因此sessionA不能够从S-lock 提升到 X-lock
## 需要等待sessionB 释放才可以获取,所以造成死锁

场景三:主键和二级索引的死锁

CREATE TABLE `deadlock_A` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `stu_num` int(11) DEFAULT NULL,
  `score` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_score` (`score`),
  KEY `idx_stu_num` (`stu_num`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB;

# deadlock_A 数据
# select * from deadlock_A
| id   | stu_num | score |
| ---- | ------- | ----- |
| 1    | 11      | 111   |
| 2    | 33      | 222   |
| 3    | 22      | 333   |
| 4    | 44      | 444   |
# session A
delete from deadlock_A where stu_num > 11;
## 锁二级索引(stu_num)的顺序:22->33->44  锁主键(id)索引的顺序:3->2->4

# session B
delete from deadlock_A where score > 111;
## 锁二级索引(score)的顺序:222->333->444  锁主键(id)索引的顺序:2->3->4

## sessionA锁主键3, sessionB锁主键2
## sessionA锁主键2, sessionB锁主键3
## 死锁产生-》AB BA
## 这个在并发场景,可能会产生。

场景四:间隙锁(Gap Lock)

CREATE TABLE `t2` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `v` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_v` (`v`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB;

# select * from t2
| id   | v       |
| ---- | ----- |
| 2    | 2     |
| 5    | 5     |
| 10   | 10    |

间隙锁案例

# session A
delete from test where v=5;

# session B
insert into t2 (id,v) values (3,3);
## ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

insert into t2 (id,v) values (9,9);
## ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

insert into t2 (id,v) values (5,11);
## ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

insert into t2 (id,v) values (1,1)
## Affected rows : 1, Time: 5.62sec

insert into t2(id,v) values (10, 10);
## Affected rows : 1, Time: 10.51sec

insert into t2 (id,v) values (9,11);
## Affected rows : 1, Time: 15.51sec

看得出锁的是 id=5 & k=[3,10)的记录。

通过上面案例,大概了解间隙锁的范围后,我们来看看死锁场景:

# session A
update t2 set v = 5 where v =5;
## Affected rows : 1, Time: 12.67sec

# session B
update t2 set v = 10 where v =10;
## Affected rows : 1, Time: 12.88sec

# session A
insert into t2 (id,v) values (7,7);
## waiting

# session B
insert into t2 (id,v) values (8,8);
## Error : Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

死锁的处理策略

预防死锁

  1. 同顺序:以固定的顺序访问表和行。比如两个更新数据的事务,事务A 更新数据的顺序 为1->2;事务B更新数据的顺序为2->1。这样更可能会造成死锁
  • 尽量保持事务简短:大事务更倾向于死锁,如果业务允许,将大事务拆小
  • 一次性锁定:在同一个事务中,尽可能做到一次锁定所需要的所有资源,减少死锁概率
  • 降低隔离级别:如果业务允许,将隔离级别调低也是较好的选择,比如将隔离级别从RR调整为RC,可以避免掉很多因为gap锁造成的死锁
  • 细粒度锁定(行锁):为表添加合理的索引。可以看到如果不走索引将会为表的每一行记录添加上锁,死锁的概率大大增大

死锁的检测和解除

innodb_lock_wait_timeout 等待锁超时回滚事务:
直观方法是在两个事务相互等待时,当一个等待时间超过设置的某一阀值时,对其中一个事务进行回滚,另一个事务就能继续执行。这种方法简单有效,在innodb中,参数innodb_lock_wait_timeout用来设置超时时间。

wait-for graph算法来主动进行死锁检测:
innodb还提供了wait-for graph算法来主动进行死锁检测,每当加锁请求无法立即满足需要并进入等待时,wait-for graph算法都会被触发。

参考文章

《高性能的MySQL 第三版》

http://hedengcheng.com/?p=771...

https://www.kancloud.cn/hangh...

https://blog.csdn.net/dqjyong...

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