一次 MySQL 線上死鎖分析實戰

關鍵詞：MySQL Index Merge

前言

MySQL 的鎖機制相信你們在學習 MySQL 的時候都有簡單的瞭解過，那既然有鎖就一定繞不開死鎖這個問題。其實 MySQL 在大部分場景下是不會存在死鎖問題的（好比並髮量不高，SQL 寫得不至於太拉胯的狀況），可是在高併發的業務場景下，一不注意就會產生死鎖，而這個死鎖分析起來也比較麻煩。

前段時間在公司實習的時候就遇到了一個比較奇怪的死鎖，以前一直沒來得及好好整理，最近有空復現了一下，算是積累一點經驗。

業務場景

簡單說一下業務背景，公司作的是電商直播，我負責的是主播端相關的業務。而這個死鎖就出如今主播後臺對商品信息進行更新的時候。

咱們的一個商品會有兩個關聯的 ID，經過其中任何一個 ID 都沒法肯定惟一一件商品（也就是說這個 ID 和商品是一對多的關係），只能同時查詢兩個 ID，才能肯定一件商品。因此在更新商品信息的時候，須要在 where 條件中同時指定兩個 ID，下面是死鎖 SQL 的結構（已脫敏）：

UPDATE test_table SET `name`="zhangsan" WHERE class_id = 10 AND teacher_id = 8;

這個 SQL 很是簡單，根據兩個等值條件，對一個字段進行更新。

不知道你看到這個 SQL 會不會懵逼，按常理來講，應該是一個事務裏有多條 SQL 纔會有可能出現死鎖，這一條 SQL 怎麼可能出現死鎖呢？

是的，我當時也有這樣的疑惑，甚至懷疑是否是報警系統瞎報（最後證實不是…），當時是真的摸不着頭腦。而且由於數據庫權限的緣由，想看死鎖日誌都看不到，又是臨近下班的時候，找 DBA 能麻煩死，因此就直接搜索引擎走起了……（關鍵詞：update 死鎖 單條 sql），最後查出來是因爲 MySQL 的索引合併優化致使的，即 Index Merge，下面會進行詳細講解並復現一下死鎖場景。

索引合併

Index Merge 是 MySQL 在 5.0 的時候引入的一項優化功能，主要是用於優化一條 SQL 使用多個索引的狀況。

咱們來看剛剛的 SQL，假設 class_id 和 teacher_id 分別是兩個普通索引：

UPDATE test_table SET `name`="zhangsan" WHERE class_id = 10 AND teacher_id = 8;

若是沒有 Index Merge 優化的時候，MySQL 查詢數據的步驟以下：

• 根據 class_id 或 teacher_id （具體使用哪一個索引由優化器根據實際數據狀況自行判斷，這裏假設使用 class_id的索引）在二級索引上查詢到對應數據的主鍵 ID
• 根據查詢到的主鍵 ID 進行回標查詢（即查詢聚簇索引），獲得相應的數據行
• 從數據行中獲取 teacher_id ，判斷其是否等於 8，知足條件則返回

從這個過程當中，不難看出，MySQL 只使用到了一個索引，至於爲何不使用多個索引，簡單來講就是由於多個索引在多棵樹上，強行使用反而下降性能。

再來看看引入了 Index Merge 優化後，MySQL 查詢數據的步驟以下：

• 根據 class_id 查詢到相應的主鍵，再根據主鍵回表查詢到對應的數據行（記爲結果集 A）
• 根據 teacher_id 查詢到相應的主鍵，再根據主鍵回表查詢到對應的數據行（記爲結果集 B）
• 將結果集 A 和結果集 B 執行交集操做，得到最終知足條件的結果集

這裏能夠看出，有了 Index Merge 以後，MySQL 將一條 SQL 語句拆分紅了兩個查詢步驟，分別使用兩個索引，再用交集操做優化性能。

死鎖分析

分析完了 Index Merge 的步驟，咱們再回過頭想一下爲何會出現死鎖呢？

還記得上面說的 Index Merge 將一條 SQL 查詢拆分紅了兩個步驟嗎，問題就出如今這裏。咱們知道 UPDATE 語句是會加上一個行級排他鎖的，在分析加鎖步驟以前，咱們假設有以下一個數據表：

上表數據知足咱們文章開頭說的特色，根據 class_id 和 teacher_id 單個字段均沒法惟一肯定一條數據，只能聯合兩個字段，才能肯定一條數據，而且設定 class_id 和 teacher_id 分別爲兩個普通索引。

假設有以下兩條 SQL 語句併發執行，它們的參數徹底不一樣，直覺告訴咱們應該不會出現死鎖，但直覺每每是錯誤的：

// 線程 A 執行
UPDATE test_table SET `name`="zhangsan" WHERE class_id = 2 AND teacher_id = 1;

// 線程 B 執行
UPDATE test_table SET `name`="zhangsan" WHERE class_id = 1 AND teacher_id = 2;

那麼在 Index Merge 的優化下，併發執行如上 SQL 的時候，MySQL 的加鎖步驟以下：

最終，兩個事務互相等待，造成死鎖

解決方案

由於這個死鎖本質上仍是因爲 Index Merge 這個優化致使的，因此要解決這個場景的死鎖問題，本質上只要讓 MySQL 不走 Index Merge 優化便可。

方案一

手動將一條 SQL 拆分紅多條 SQL，在邏輯層作交集操做，阻止 MySQL 的憨憨優化行爲，好比這裏咱們能夠先根據 class_id 查詢到相應主鍵，再根據 teacher_id 查詢相應主鍵，最後根據交集後的主鍵查詢數據。

方案二

創建聯合索引，好比這裏能夠將 class_id 和 teacher_id 創建一個聯合索引，MySQL 就不會走 Index Merge 了

方案三

強制走單個索引，在表名後添加 for index(class_id) 能夠指定該語句僅走 class_id 索引

方案四

關閉 Index Merge 優化：

• 永久關閉：SET [GLOBAL|SESSION] optimizer_switch='index_merge=off';
• 臨時關閉：UPDATE /*+ NO_INDEX_MERGE(test_table) */ test_table SET name="zhangsan" WHERE class_id = 10 AND teacher_id = 8;

場景復現

數據準備

爲了方便測試，這裏提供一個 SQL 腳本，將其用 Navicat 導入後便可獲得須要的測試數據：

下載地址：https://cdn.juzibiji.top/file/index_merge_student.sql

導入以後，咱們會獲得以下格式的 10000 條測試數據：

測試代碼

因爲篇幅限制，這裏僅給出代碼 Gist 連接：https://gist.github.com/juzi214032/17c0f7a51bd8d1c0ab39fa203f930c60

上述代碼主要是開啓 100 個線程執行咱們的數據修改 SQL 語句，來模擬線上併發狀況，在運行幾秒鐘後，咱們會獲得下面這樣一個報錯：

com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

這表明已經產生了死鎖異常

死鎖分析

上面咱們用代碼已經構造出了一個死鎖，接下來咱們進入 MySQL 看看死鎖日誌，在 MySQL 中執行以下命令便可查看死鎖日誌：

SHOW ENGINE INNODB STATUS;

在日誌中，咱們找到 LATEST DETECTED DEADLOCK 這一行，這裏開始即是咱們上次產生的死鎖，接下來咱們開始分析。

經過第 29 行能夠看到，事務 1 執行的 SQL 的條件是 class_id = 6 和 teacher_id = 16 ，它目前持有了一個行鎖，第 34~39 行是該行數據，34 行是主鍵的十六進制表示，咱們轉換爲 10 進制即爲 1616。一樣的，看 45 行，其等待拿鎖的是主鍵 id 1517 的數據。

接下來用一樣的方法分析事務 2，可知事務 2 持有了 3 把鎖，分別是主鍵 id 爲131七、141七、1517 的數據行，等待的是 1616 。

看到這裏咱們就已經發現了，事務 1 持有 1616 等待 1517，事務 2 持有1517 等待 1616，因此造成了一個死鎖。此時 MySQL 的處理方法是回滾持有鎖最少的事務，而且 JDBC 會拋出咱們前面的 MySQLTransactionRollbackException 回滾異常。

總結

這個死鎖在排查的時候其實很是很差排查，若是你不知道 MySQL 的 Index Merge，那麼在排查的時候實際上是毫無頭緒的，由於呈如今你面前的就只有一條很是簡單的 SQL，就算看死鎖日誌，也是同樣的不明因此。

因此處理這類問題，更多的仍是考驗你的知識儲備量和經驗，只要遇到過一次，後面在寫 SQL 的時候多加註意就行了！