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2017/05

數(shù)據(jù)庫(kù) 鎖的基本原理

發(fā)布時(shí)間:2017-05-12 16:03:41
發(fā)布者:pengyifeng
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共享鎖用于讀取數(shù)據(jù)操作,它是非獨(dú)占的,允許其他事務(wù)同時(shí)讀取其鎖定的資源,但不允許其他事務(wù)更新它。獨(dú)占鎖也叫排他鎖,適用于修改數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。它所鎖定的資源,其他事務(wù)不能讀取也不能修改。當(dāng)一個(gè)事務(wù)訪問某種數(shù)據(jù)庫(kù)資源時(shí),如果執(zhí)行select語(yǔ)句,必須先獲得共享鎖,如果執(zhí)行insert、update或delete語(yǔ)句,必須獲得獨(dú)占鎖,這些鎖用于鎖定被操作的資源。

當(dāng)?shù)诙€(gè)事務(wù)也要訪問相同的資源時(shí),如果執(zhí)行select語(yǔ)句,也必須先獲得共享鎖,如果執(zhí)行insert、update或delete語(yǔ)句,也必須獲得獨(dú)占鎖。此時(shí)根據(jù)已經(jīng)旋轉(zhuǎn)在資源上的鎖的類型,來決定第二個(gè)事務(wù)應(yīng)該等待第一個(gè)事務(wù)解除對(duì)應(yīng)資源的鎖定,還是可以立刻獲得鎖。

1 共享鎖

1、加鎖的條件:當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行select語(yǔ)句時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)為這個(gè)事務(wù)分配一把共享鎖,來鎖定被查詢的數(shù)據(jù)。

2、解鎖的條件:在默認(rèn)情況下,數(shù)據(jù)被讀取后,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)立即解除共享鎖。例如,當(dāng)一個(gè)事務(wù)查詢“SELECT * FROM accounts”語(yǔ)句時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)首先鎖定第一行,讀取之后,解除對(duì)第一行的鎖定,然后鎖定第二行。這樣,在一個(gè)事務(wù)讀操作過程中,允許其他事務(wù)同時(shí)更新accounts表中未鎖定的行。

3、與其他鎖的兼容性:如果數(shù)據(jù)資源上放置了共享鎖,還能再放置共享鎖和更新鎖。

4、并發(fā)性能:具有良好的并發(fā)性能,當(dāng)數(shù)據(jù)被放置共享鎖后,還可以再放置共享鎖或更新鎖。所以并發(fā)性能很好。 

2 獨(dú)占鎖

1、加鎖的條件:當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行insert、update或delete語(yǔ)句時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)SQL語(yǔ)句操縱的數(shù)據(jù)資源使用獨(dú)占鎖。如果該數(shù)據(jù)資源已經(jīng)有其他鎖(任何鎖)存在時(shí),就無(wú)法對(duì)其再放置獨(dú)占鎖了。

2、解鎖的條件:獨(dú)占鎖需要等到事務(wù)結(jié)束才能被解除。

3、兼容性:獨(dú)占鎖不能和其他鎖兼容,如果數(shù)據(jù)資源上已經(jīng)加了獨(dú)占鎖,就不能再放置其他的鎖了。同樣,如果數(shù)據(jù)資源上已經(jīng)放置了其他鎖,那么也就不能再放置獨(dú)占鎖了。

4、并發(fā)性能:不用說了,最差。只允許一個(gè)事務(wù)訪問鎖定的數(shù)據(jù),如果其他事務(wù)也需要訪問該數(shù)據(jù),就必須等待,起到前一個(gè)事務(wù)結(jié)束,解除了獨(dú)占鎖,其他事務(wù)才有機(jī)會(huì)訪問該數(shù)據(jù)。

3 更新鎖

更新鎖在的初始化階段用來鎖定可能要被修改的資源,這可以避免使用共享鎖造成的死鎖現(xiàn)象。讀取accounts表中id為1的記錄。更新操作需要分兩步:

l 執(zhí)行更新操作。

2 如果在第一步使用共享鎖,再第二步把鎖升級(jí)為獨(dú)占鎖,就可能出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。例如:兩個(gè)事務(wù)都獲取了同一數(shù)據(jù)資源的共享鎖,然后都要把鎖升級(jí)為獨(dú)占鎖,但需要等待另一個(gè)事務(wù)解除共享鎖才能升級(jí)為獨(dú)占鎖,這就造成了死鎖。

更新鎖有如下特征:

l 加鎖的條件:當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行update語(yǔ)句時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)先為事務(wù)分配一把更新鎖。

2 解鎖的條件:當(dāng)讀取數(shù)據(jù)完畢,執(zhí)行更新操作時(shí),會(huì)把更新鎖升級(jí)為獨(dú)占鎖。

3 與其他鎖的兼容性:更新鎖與共享鎖是兼容的,也就是說,一個(gè)資源可以同時(shí)放置更新鎖和共享鎖,但是最多放置一把更新鎖。這樣,當(dāng)多個(gè)事務(wù)更新相同的數(shù)據(jù)時(shí),只有一個(gè)事務(wù)能獲得更新鎖,然后再把更新鎖升級(jí)為獨(dú)占鎖,其他事務(wù)必須等到前一個(gè)事務(wù)結(jié)束后,才能獲取得更新鎖,這就避免了死鎖。并發(fā)性能:允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)讀鎖定的資源,但不允許其他事務(wù)修改它。


MySQL行級(jí)鎖、表級(jí)鎖、頁(yè)級(jí)鎖介紹

       頁(yè)級(jí):引擎 BDB。

表級(jí):引擎 MyISAM , 理解為鎖住整個(gè)表,可以同時(shí)讀,寫不行

行級(jí):引擎 INNODB , 單獨(dú)的一行記錄加鎖

表級(jí),直接鎖定整張表,在你鎖定期間,其它進(jìn)程無(wú)法對(duì)該表進(jìn)行寫操作。如果你是寫鎖,則其它進(jìn)程則讀也不允許

行級(jí),,僅對(duì)指定的記錄進(jìn)行加鎖,這樣其它進(jìn)程還是可以對(duì)同一個(gè)表中的其它記錄進(jìn)行操作。

頁(yè)級(jí),表級(jí)鎖速度快,但沖突多,行級(jí)沖突少,但速度慢。所以取了折衷的頁(yè)級(jí),一次鎖定相鄰的一組記錄.MySQL 5.1支持對(duì)MyISAM和MEMORY表進(jìn)行表級(jí)鎖定,對(duì)BDB表進(jìn)行頁(yè)級(jí)鎖定,對(duì)InnoDB表進(jìn)行行級(jí)鎖定。

對(duì)WRITE,MySQL使用的表鎖定方法原理如下:

如果在表上沒有鎖,在它上面放一個(gè)寫鎖。

否則,把鎖定請(qǐng)求放在寫鎖定隊(duì)列中。

對(duì)READ,MySQL使用的鎖定方法原理如下:

如果在表上沒有寫鎖定,把一個(gè)讀鎖定放在它上面 

否則,把鎖請(qǐng)求放在讀鎖定隊(duì)列中。

InnoDB使用行鎖定,BDB使用頁(yè)鎖定。對(duì)于這兩種存儲(chǔ)引擎,都可能存在死鎖。這是因?yàn)椋赟QL語(yǔ)句處理期間,InnoDB自動(dòng)獲得行鎖定和BDB獲得頁(yè)鎖定,而不是在事務(wù)啟動(dòng)時(shí)獲得。

1.行級(jí)鎖定的優(yōu)點(diǎn):

· 當(dāng)在許多線程中訪問不同的行時(shí)只存在少量鎖定沖突。

· 回滾時(shí)只有少量的更改。

· 可以長(zhǎng)時(shí)間鎖定單一的行。

2.行級(jí)鎖定的缺點(diǎn):

· 比頁(yè)級(jí)或表級(jí)鎖定占用更多的內(nèi)存。

· 當(dāng)在表的大部分中使用時(shí),比頁(yè)級(jí)或表級(jí)鎖定速度慢,因?yàn)槟惚仨毇@取更多的鎖。

· 如果你在大部分?jǐn)?shù)據(jù)上經(jīng)常進(jìn)行GROUP BY操作或者必須經(jīng)常掃描整個(gè)表,比其它鎖定明顯慢很多。

· 用高級(jí)別鎖定,通過支持不同的類型鎖定,你也可以很容易地調(diào)節(jié)應(yīng)用程序,因?yàn)槠滏i成本小于行級(jí)鎖定。

3.在以下情況下,表鎖定優(yōu)先于頁(yè)級(jí)或行級(jí)鎖定:

· 表的大部分語(yǔ)句用于讀取。

· 對(duì)嚴(yán)格的關(guān)鍵字進(jìn)行讀取和更新,你可以更新或刪除可以用單一的讀取的關(guān)鍵字來提取的一行:

· UPDATE tbl_name SET column=value WHERE unique_key_col=key_value;

· DELETE FROM tbl_name WHERE unique_key_col=key_value;

· SELECT 結(jié)合并行的INSERT語(yǔ)句,并且只有很少的UPDATE或DELETE語(yǔ)句

· 在整個(gè)表上有許多掃描或GROUP BY操作,沒有任何寫操作。

/* ========================= mysql 鎖表類型和解鎖語(yǔ)句 ========================= */

如果想要在一個(gè)表上做大量的 INSERT 和 SELECT 操作,但是并行的插入?yún)s不可能時(shí),可以將記錄插入到臨時(shí)表中,然后定期將臨時(shí)表中的數(shù)據(jù)更新到實(shí)際的表里??梢杂靡韵旅顚?shí)現(xiàn):

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;

行級(jí)鎖的優(yōu)點(diǎn)有:

在很多線程請(qǐng)求不同記錄時(shí)減少?zèng)_突鎖。

事務(wù)回滾時(shí)減少改變數(shù)據(jù)。

使長(zhǎng)時(shí)間對(duì)單獨(dú)的一行記錄加鎖成為可能。

行級(jí)鎖的缺點(diǎn)有:

比頁(yè)級(jí)鎖和表級(jí)鎖消耗更多的內(nèi)存。

鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程并發(fā)訪問某一資源的機(jī)制,不同的數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制大同小異。由于數(shù)據(jù)庫(kù)資源是一種供許多用戶共享的資源,所以如何保證數(shù)據(jù)并發(fā)訪問的一致性、有效性是所有數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的一個(gè)問題,鎖沖突也是影響數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)訪問性能的一個(gè)重要因素。了解鎖機(jī)制不僅可以使我們更有效的開發(fā)利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源,也使我們能夠更好地維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù),從而提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。

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。

例如,MyISAM和MEMORY存儲(chǔ)引擎采用的是表級(jí)鎖(table-level-locking);BDB存儲(chǔ)引擎采用的是頁(yè)面鎖(page-level-locking),同時(shí)也支持表級(jí)鎖;InnoDB存儲(chǔ)引擎既支持行級(jí)鎖,也支持表級(jí)鎖,默認(rèn)情況下是采用行級(jí)鎖。

上述三種鎖的特性可大致歸納如下:

1) 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。
2) 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。
3) 頁(yè)面鎖:開銷和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間;會(huì)出現(xiàn)死鎖;鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間,并發(fā)度一般。

三種鎖各有各的特點(diǎn),若僅從鎖的角度來說,表級(jí)鎖更適合于以查詢?yōu)橹?,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)。

MySQL表級(jí)鎖有兩種模式:表共享讀鎖(Table Read Lock)和表獨(dú)占寫鎖(Table Write Lock)。什么意思呢,就是說對(duì)MyISAM表進(jìn)行讀操作時(shí),它不會(huì)阻塞其他用戶對(duì)同一表的讀請(qǐng)求,但會(huì)阻塞 對(duì)同一表的寫操作;而對(duì)MyISAM表的寫操作,則會(huì)阻塞其他用戶對(duì)同一表的讀和寫操作。

MyISAM表的讀和寫是串行的,即在進(jìn)行讀操作時(shí)不能進(jìn)行寫操作,反之也是一樣。但在一定條件下MyISAM表也支持查詢和插入的操作的并發(fā)進(jìn)行,其機(jī)制是通過控制一個(gè)系統(tǒng)變量(concurrent_insert)來進(jìn)行的,當(dāng)其值設(shè)置為0時(shí),不允許并發(fā)插入;當(dāng)其值設(shè)置為1 時(shí),如果MyISAM表中沒有空洞(即表中沒有被刪除的行),MyISAM允許在一個(gè)進(jìn)程讀表的同時(shí),另一個(gè)進(jìn)程從表尾插入記錄;當(dāng)其值設(shè)置為2時(shí),無(wú)論MyISAM表中有沒有空洞,都允許在表尾并發(fā)插入記錄。

MyISAM鎖調(diào)度是如何實(shí)現(xiàn)的呢,這也是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。例如,當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求某個(gè)MyISAM表的讀鎖,同時(shí)另一個(gè)進(jìn)程也請(qǐng)求同一表的寫鎖,此時(shí)MySQL將會(huì)如優(yōu)先處理進(jìn)程呢?通過研究表明,寫進(jìn)程將先獲得鎖(即使讀請(qǐng)求先到鎖等待隊(duì)列)。但這也造成一個(gè)很大的缺陷,即大量的寫操作會(huì)造成查詢操作很難獲得讀鎖,從而可能造成永遠(yuǎn)阻塞。所幸我們可以通過一些設(shè)置來調(diào)節(jié)MyISAM的調(diào)度行為。我們可通過指定參數(shù)low-priority-updates,使MyISAM默認(rèn)引擎給予讀請(qǐng)求以優(yōu)先的權(quán)利,設(shè)置其值為1(set low_priority_updates=1),使優(yōu)先級(jí)降低。

InnoDB鎖與MyISAM鎖的最大不同在于:一是支持事務(wù)(TRANCSACTION),二是采用了行級(jí)鎖。我們知道事務(wù)是由一組SQL語(yǔ)句組成的邏輯處理單元,其有四個(gè)屬性(簡(jiǎn)稱ACID屬性),分別為:

原子性(Atomicity):事務(wù)是一個(gè)原子操作單元,其對(duì)數(shù)據(jù)的修改,要么全部執(zhí)行,要么全都不執(zhí)行;
一致性(Consistent):在事務(wù)開始和完成時(shí),數(shù)據(jù)都必須保持一致狀態(tài);
隔離性(Isolation):數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供一定的隔離機(jī)制,保證事務(wù)在不受外部并發(fā)操作影響的“獨(dú)立”環(huán)境執(zhí)行;
持久性(Durable):事務(wù)完成之后,它對(duì)于數(shù)據(jù)的修改是永久性的,即使出現(xiàn)系統(tǒng)故障也能夠保持。

InnoDB有兩種模式的行鎖:

1)共享鎖:允許一個(gè)事務(wù)去讀一行,阻止其他事務(wù)獲得相同數(shù)據(jù)集的排他鎖。
( Select * from table_name where ......lock in share mode)

2)排他鎖:允許獲得排他鎖的事務(wù)更新數(shù)據(jù),阻止其他事務(wù)取得相同數(shù)據(jù)集的共享讀鎖和 排他寫鎖。(select * from table_name where.....for update)
為了允許行鎖和表鎖共存,實(shí)現(xiàn)多粒度鎖機(jī)制;同時(shí)還有兩種內(nèi)部使用的意向鎖(都是表鎖),分別為意向共享鎖和意向排他鎖。
InnoDB行鎖是通過給索引項(xiàng)加鎖來實(shí)現(xiàn)的,即只有通過索引條件檢索數(shù)據(jù),InnoDB才使用行級(jí)鎖,否則將使用表鎖!

另外:插入,更新性能優(yōu)化的幾個(gè)重要參數(shù)

復(fù)制代碼:bulk_insert_buffer_size

批量插入緩存大小, 這個(gè)參數(shù)是針對(duì)MyISAM存儲(chǔ)引擎來說的.適用于在一次性插入100-1000+條記錄時(shí), 提高效率.默認(rèn)值是8M.可以針對(duì)數(shù)據(jù)量的大小,翻倍增加.

concurrent_insert
并發(fā)插入, 當(dāng)表沒有空洞(刪除過記錄), 在某進(jìn)程獲取讀鎖的情況下,其他進(jìn)程可以在表尾部進(jìn)行插入.

值可以設(shè)0不允許并發(fā)插入, 1當(dāng)表沒有空洞時(shí), 執(zhí)行并發(fā)插入, 2不管是否有空洞都執(zhí)行并發(fā)插入.
默認(rèn)是1 針對(duì)表的刪除頻率來設(shè)置.

delay_key_write
針對(duì)MyISAM存儲(chǔ)引擎,延遲更新索引.意思是說,update記錄時(shí),先將數(shù)據(jù)up到磁盤,但不up索引,將索引存在內(nèi)存里,當(dāng)表關(guān)閉時(shí),將內(nèi)存索引,寫到磁盤. 值為 0不開啟, 1開啟. 默認(rèn)開啟.

delayed_insert_limit, delayed_insert_timeout, delayed_queue_size
延遲插入, 將數(shù)據(jù)先交給內(nèi)存隊(duì)列, 然后慢慢地插入.但是這些配置,不是所有的存儲(chǔ)引擎都支持, 目前來看, 常用的InnoDB不支持, MyISAM支持. 根據(jù)實(shí)際情況調(diào)大, 一般默認(rèn)夠用了

/* ==================== MySQL InnoDB 鎖表與鎖行 ======================== */

由于InnoDB預(yù)設(shè)是Row-Level Lock,所以只有「明確」的指定主鍵,MySQL才會(huì)執(zhí)行Row lock (只鎖住被選取的資料例) ,否則MySQL將會(huì)執(zhí)行Table Lock (將整個(gè)資料表單給鎖住)。

注1: FOR UPDATE僅適用于InnoDB,且必須在交易區(qū)塊(BEGIN/COMMIT)中才能生效。

注2: 要測(cè)試鎖定的狀況,可以利用MySQL的Command Mode ,開二個(gè)視窗來做測(cè)試。

在MySql 5.0中測(cè)試確實(shí)是這樣的另外:MyAsim 只支持表級(jí)鎖,InnerDB支持行級(jí)鎖

添加了(行級(jí)鎖/表級(jí)鎖)鎖的數(shù)據(jù)不能被其它事務(wù)再鎖定,也不被其它事務(wù)修改(修改、刪除)
是表級(jí)鎖時(shí),不管是否查詢到記錄,都會(huì)鎖定表
此外,如果A與B都對(duì)表id進(jìn)行查詢但查詢不到記錄,則A與B在查詢上不會(huì)進(jìn)行row鎖,但A與B都會(huì)獲取排它鎖,此時(shí)A再插入一條記錄的話則會(huì)因?yàn)锽已經(jīng)有鎖而處于等待中,此時(shí)B再插入一條同樣的數(shù)據(jù)則會(huì)拋出Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction然后釋放鎖,此時(shí)A就獲得了鎖而插入成功


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