MySQL－ 鎖機制及MyISAM表鎖

鎖是計算機協調多個進程或線程併發訪問某一資源的機制。在數據庫中，除傳統的計算資源（如CPU、RAM、I/O等）的爭用之外，數據也是一種供許多用戶 共享的資源。如何保證數據併發訪問的一致性、有效性是全部數據庫必須解決的一個問題，鎖衝突也是影響數據庫併發訪問性能的一個重要因素。從這個角度來講， 鎖對數據庫而言顯得尤爲重要，也更加複雜。本章咱們着重討論MySQL鎖機制的特色，常見的鎖問題，以及解決MySQL鎖問題的一些方法或建議。

MySQL鎖概述

　　相對其餘數據庫而言，MySQL的鎖機制比較簡單，其最顯著的特色是不一樣的存儲引擎支持不一樣的鎖機制。好比，MyISAM和MEMORY存儲引擎採用的是表級鎖（table-level locking）；BDB存儲引擎採用的是頁面鎖（page-level locking），但也支持表級鎖；InnoDB存儲引擎既支持行級鎖（row-level locking），也支持表級鎖，但默認狀況下是採用行級鎖。

MySQL這3種鎖的特性可大體概括以下：

開銷、加鎖速度、死鎖、粒度、併發性能

表級鎖：開銷小，加鎖快；不會出現死鎖；鎖定粒度大，發生鎖衝突的機率最高,併發度最低。

行級鎖：開銷大，加鎖慢；會出現死鎖；鎖定粒度最小，發生鎖衝突的機率最低,併發度也最高。

頁面鎖：開銷和加鎖時間界於表鎖和行鎖之間；會出現死鎖；鎖定粒度界於表鎖和行鎖之間，併發度通常。

　　從上述特色可見，很難籠統地說哪一種鎖更好，只能就具體應用的特色來講哪一種鎖更合適！僅從鎖的角度來講：表級鎖更適合於以查詢爲主，只有少許按索引條件更新 數據的應用，如Web應用；而行級鎖則更適合於有大量按索引條件併發更新少許不一樣數據，同時又有併發查詢的應用，如一些在線事務處理（OLTP）系統。下面幾節咱們重點介紹MySQL表鎖和 InnoDB行鎖的問題，因爲BDB已經被InnoDB取代，即將成爲歷史，在此就不作進一步的討論了。

MyISAM表鎖

　　MyISAM存儲引擎只支持表鎖，這也是MySQL開始幾個版本中惟一支持的鎖類型。隨着應用對事務完整性和併發性要求的不斷提升，MySQL纔開始開發基於事務的存儲引擎，後來慢慢出現了支持頁鎖的BDB存儲引擎和支持行鎖的InnoDB存儲引擎（實際 InnoDB是單獨的一個公司，如今已經被Oracle公司收購）。可是MyISAM的表鎖依然是使用最爲普遍的鎖類型。本節將詳細介紹MyISAM表鎖 的使用。

查詢表級鎖爭用狀況

能夠經過檢查table_locks_waited和table_locks_immediate狀態變量來分析系統上的表鎖定爭奪：

mysql> show status like 'table%';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 36    |
| Table_locks_waited    | 0     |
+-----------------------+-------+

若是Table_locks_waited的值比較高，則說明存在着較嚴重的表級鎖爭用狀況。

MySQL表級鎖的鎖模式

MySQL的表級鎖有兩種模式：表共享讀鎖（Table Read Lock）和表獨佔寫鎖（Table Write Lock）。鎖模式的兼容性如表所示

請求鎖模式          是否兼容 當前鎖模式	None	讀鎖	寫鎖
讀鎖	是	是	否
寫鎖	是	否	否

　　可見，對MyISAM表的讀操做，不會阻塞其餘用戶對同一表的讀請求，但會阻塞對同一表的寫請求；對 MyISAM表的寫操做，則會阻塞其餘用戶對同一表的讀和寫操做；MyISAM表的讀操做與寫操做之間，以及寫操做之間是串行的！

表20-2 MyISAM存儲引擎的寫阻塞讀例子

session_1	session_2
得到表film_text的WRITE鎖定 mysql> lock table film_text write; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
當前session對鎖定表的查詢、更新、插入操做均可以執行： mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+-------------+ | film_id | title       | +---------+-------------+ | 1001    | Update Test | +---------+-------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1003,'Test'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0	其餘session對鎖定表的查詢被阻塞，須要等待鎖被釋放： mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; 等待
釋放鎖： mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	等待
	Session2得到鎖，查詢返回： mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+-------+ | film_id | title | +---------+-------+ | 1001    | Test  | +---------+-------+ 1 row in set (57.59 sec)

　　根據上表所示的例子能夠知道，當一個線程得到對一個表的寫鎖後，只有持有鎖的線程能夠對錶進行更新操做。其餘線程的讀、寫操做都會等待，直到鎖被釋放爲止。

如何加表鎖

MyISAM在執行查詢語句（SELECT）前，會自動給涉及的全部表加讀鎖，在執行更新操 做（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，會自動給涉及的表加寫鎖，這個過程並不須要用戶干預，所以，用戶通常不須要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。在本書的示例中，顯式加鎖基本上都是爲了方便而已，並不是必須如此。

給MyISAM表顯示加鎖，通常是爲了在必定程度模擬事務操做，實現對某一時間點多個表的一致性讀取。例如，有一個訂單表orders，其中記錄有各訂單的 總金額total，同時還有一個訂單明細表order_detail，其中記錄有各訂單每一產品的金額小計 subtotal，假設咱們須要檢查這兩個表的金額合計是否相符，可能就須要執行以下兩條SQL：

Select sum(total) from orders;
Select sum(subtotal) from order_detail;

這時，若是不先給兩個表加鎖，就可能產生錯誤的結果，由於第一條語句執行過程當中，order_detail表可能已經發生了改變。所以，正確的方法應該是：

Lock tables orders read local, order_detail read local;
Select sum(total) from orders;
Select sum(subtotal) from order_detail;
Unlock tables;

　　上面的例子在LOCK TABLES時加了'local'選項，其做用就是在知足MyISAM表併發插入條件的狀況下，容許其餘用戶在表尾併發插入記錄，有關MyISAM表的併發插入問題，在後面的章節中還會進一步介紹。

　　在用LOCK TABLES給表顯式加表鎖時，必須同時取得全部涉及到表的鎖，而且MySQL不支持鎖升級。也就是說，在執行LOCK TABLES後，只能訪問顯式加鎖的這些表，不能訪問未加鎖的表；同時，若是加的是讀鎖，那麼只能執行查詢操做，而不能執行更新操做。其實，在自動加鎖的狀況下也基本如此，MyISAM老是一次得到SQL語句所須要的所有鎖。這也正是MyISAM表不會出現死鎖（Deadlock Free）的緣由。

例如表20-3所示的例子中，一個session使用LOCK TABLE命令給表film_text加了讀鎖，這個session能夠查詢鎖定表中的記錄，但更新或訪問其餘表都會提示錯誤；同時，另一個session能夠查詢表中的記錄，但更新就會出現鎖等待。

表20-3 MyISAM存儲引擎的讀阻塞寫例子

session_1	session_2
得到表film_text的READ鎖定 mysql> lock table film_text read; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
當前session能夠查詢該表記錄 mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+------------------+ | film_id | title            | +---------+------------------+ | 1001    | ACADEMY DINOSAUR | +---------+------------------+ 1 row in set (0.00 sec)	其餘session也能夠查詢該表的記錄 mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1001; +---------+------------------+ | film_id | title            | +---------+------------------+ | 1001    | ACADEMY DINOSAUR | +---------+------------------+ 1 row in set (0.00 sec)
當前session不能查詢沒有鎖定的表 mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001; ERROR 1100 (HY000): Table 'film' was not locked with LOCK TABLES	其餘session能夠查詢或者更新未鎖定的表 mysql> select film_id,title from film where film_id = 1001; +---------+---------------+ | film_id | title         | +---------+---------------+ | 1001    | update record | +---------+---------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> update film set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (0.04 sec) Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
當前session中插入或者更新鎖定的表都會提示錯誤： mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated	其餘session更新鎖定表會等待得到鎖： mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; 等待
釋放鎖 mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	等待
	Session得到鎖，更新操做完成： mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (1 min 0.71 sec) Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

　　當使用LOCK TABLES時，不只須要一次鎖定用到的全部表，並且，同一個表在SQL語句中出現多少次，就要經過與SQL語句中相同的別名鎖定多少次，不然也會出錯！舉例說明以下。

（1）對actor表得到讀鎖：

mysql> lock table actor read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

（2）可是經過別名訪問會提示錯誤：

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;
ERROR 1100 (HY000): Table 'a' was not locked with LOCK TABLES

（3）須要對別名分別鎖定：

mysql> lock table actor as a read,actor as b read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

（4）按照別名的查詢能夠正確執行：

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;
+------------+-----------+------------+-----------+
| first_name | last_name | first_name | last_name |
+------------+-----------+------------+-----------+
| Lisa       | Tom       | LISA       | MONROE    |
+------------+-----------+------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

併發插入（Concurrent Inserts）

　　上文提到過MyISAM表的讀和寫是串行的，但這是就整體而言的。在必定條件下，MyISAM表也支持查詢和插入操做的併發進行。MyISAM存儲引擎有一個系統變量concurrent_insert，專門用以控制其併發插入的行爲，其值分別能夠爲0、1或2。

　　當concurrent_insert設置爲0時，不容許併發插入。

　　當concurrent_insert設置爲1時，若是myisam表中沒有空洞（即表的中間沒有被刪除的行），myisam容許在一個進程讀表的同時，另外一個進程從表尾插入記錄。這也是mysql的默認設置。若是有空洞的話雖然不能很好的併發，可是mysql仍是可使用insert delayed來提高插入性能(僅適用於myisam,memory和archive引擎)。 

　　當 concurrent_insert設置爲2時，不管myisam表中有沒有空洞，都容許在表尾併發插入記錄，這時mysql容許insert和select語句在中間沒有空數據塊的myisam表中並行運行。 

在如表20-4所示的例子中，session_1得到了一個表的READ LOCAL鎖，該線程能夠對錶進行查詢操做，但不能對錶進行更新操做；其餘的線程（session_2），雖然不能對錶進行刪除和更新操做，但卻能夠對該表進行併發插入操做，這裏假設該表中間不存在空洞。

表20-4MyISAM存儲引擎的讀寫（INSERT）併發例子

session_1	session_2
得到表film_text的READ LOCAL鎖定 mysql> lock table film_text read local; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
當前session不能對鎖定表進行更新或者插入操做： mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated mysql> update film_text set title = 'Test' where film_id = 1001; ERROR 1099 (HY000): Table 'film_text' was locked with a READ lock and can't be updated	其餘session能夠進行插入操做，可是更新會等待： mysql> insert into film_text (film_id,title) values(1002,'Test'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> update film_text set title = 'Update Test' where film_id = 1001; 等待
當前session不能訪問其餘session插入的記錄： mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1002; Empty set (0.00 sec)
釋放鎖： mysql> unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	等待
當前session解鎖後能夠得到其餘session插入的記錄： mysql> select film_id,title from film_text where film_id = 1002; +---------+-------+ | film_id | title | +---------+-------+ | 1002    | Test  | +---------+-------+ 1 row in set (0.00 sec)	Session2得到鎖，更新操做完成： mysql> update film_text set title = 'Update Test' where film_id = 1001; Query OK, 1 row affected (1 min 17.75 sec) Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

　　能夠利用MyISAM存儲引擎的併發插入特性，來解決應用中對同一表查詢和插入的鎖爭用。例如，將concurrent_insert系統變量設爲2，老是容許併發插入；同時，經過按期在系統空閒時段執行 OPTIMIZE TABLE語句來整理空間碎片，收回因刪除記錄而產生的中間空洞。

MyISAM的鎖調度 

　　前面講過，MyISAM存儲引擎的讀鎖和寫鎖是互斥的，讀寫操做是串行的。那麼，一個進程請求某個MyISAM表的讀鎖，同時另外一個進程也請求同一表的寫鎖，MySQL如何處理呢？答案是寫進程先得到鎖。不只如此，即便讀請求先到鎖等待隊列，寫請求後 到，寫鎖也會插到讀鎖請求以前！這是由於MySQL認爲寫請求通常比讀請求要重要。這也正是MyISAM表不太適合於有大量更新操做和查詢操做應用的緣由，由於，大量的更新操做會形成查詢操做很難得到讀鎖，從而可能永遠阻塞。這種狀況有時可能會變得很是糟糕！幸虧咱們能夠經過一些設置來調節MyISAM的調度行爲。 

•  經過指定啓動參數low-priority-updates，使MyISAM引擎默認給予讀請求以優先的權利。
•  經過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使該鏈接發出的更新請求優先級下降。
•  經過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性，下降該語句的優先級。

　　雖然上面3種方法都是要麼更新優先，要麼查詢優先的方法，但仍是能夠用其來解決查詢相對重要的應用（如用戶登陸系統）中，讀鎖等待嚴重的問題。

另外，MySQL也提供了一種折中的辦法來調節讀寫衝突，即給系統參數max_write_lock_count設置一個合適的值，當一個表的讀鎖達到這個值後，MySQL就暫時將寫請求的優先級下降，給讀進程必定得到鎖的機會。

上面已經討論了寫優先調度機制帶來的問題和解決辦法。這裏還要強調一點：一些須要長時間運行的查詢操做，也會使寫進程「餓死」！所以，應用中應儘可能避免出現長時間運行的查詢操做，不要總想用一條SELECT語句來解決問題，由於這種看似巧妙的SQL語句，每每比較複雜，執行時間較長，在可能的狀況下能夠經過使用中間表等措施對SQL語句作必定的「分解」，使每一步查詢都能在較短期完成，從而減小鎖衝突。若是複雜查詢不可避免，應儘可能安排在數據庫空閒時段執行，好比一些按期統計能夠安排在夜間執行。