@adamhand
2019-03-01T10:12:14.000000Z
字数 2762
阅读 1327
07 | 行锁功过：怎么减少行锁对性能的影响？
行锁就是针对数据表中行记录的锁。行锁比表锁的粒度小，发生锁争用的可能小，并发度高。但行锁比表锁开销大，因为锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。
两阶段锁
两阶段锁协(2-phase-lock,2PL)议如下所述：
事务分两个阶段，第一个阶段是获得封锁。事务可以获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放；第二阶段是释放封锁，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但不能申请。（即在某段时间只能申请锁，在某段时间只能释放锁）
- 第一阶段是获得封锁的阶段，称为扩展阶段：其实也就是该阶段可以进入加锁操作，在对任何数据进行读操作之前要申请获得S锁，在进行写操作之前要申请并获得X锁，加锁不成功，则事务进入等待状态，直到加锁成功才继续执行。就是加锁后就不能解锁了。
- 第二阶段是释放封锁的阶段，称为收缩阶段：当事务释放一个封锁后，事务进入封锁阶段，在该阶段只能进行解锁而不能再进行加锁操作。
两阶段锁示意图如下所示：
那么，如何判断什么时候该加锁，什么时候该释放锁呢？在工程实践中，一般遵守下面的协议S2PL(Strict-2PL)：
- 在需要的时候加行锁(在对记录更新操作或者(
select for update、lock in share model)时) - 事务结束时释放锁
示意图如下：
为什么需要两阶段加锁
引入2PL是为了保证事务的隔离性，即多个事务在并发的情况下等同于串行的执行。 在数学上证明了如下的封锁定理:
如果事务是良构的且是两阶段的，那么任何一个合法的调度都是隔离的。
具体的数学推到过程可以参照《事务处理:概念与技术》这本书的7.5.8.2节。
两阶段锁的应用
知道了两阶段锁，需要注意到 是：如果事务中需要锁多个行，要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。
例子如下：
顾客 A 和顾客C要在影院 B 购买电影票，这个买票过程可以简化为以下三个步骤：
- 从顾客 A 账户余额中扣除电影票价；
- 给影院 B 的账户余额增加这张电影票价；
- 记录一条交易日志。
也就是说，要完成这个交易，需要 update 两条记录，并 insert 一条记录。为了保证交易的原子性，要把这三个操作放在一个事务中。那么，应该怎样安排这三个语句在事务中的顺序呢？
根据两阶段锁协议，所有的操作需要的行锁都是在事务提交的时候才释放的。所以，如果把语句 2 安排在最后，比如按照 3、1、2 这样的顺序，那么影院账户余额这一行的锁时间就最少。这就最大程度地减少了事务之间的锁等待，提升了并发度。
死锁和死锁检测
当并发系统中不同线程出现循环资源依赖，涉及的线程都在等待别的线程释放资源时，就会导致这几个线程都进入无限等待的状态，称为死锁。
下面是一个例子：
这时候，事务 A 在等待事务 B 释放 id=2 的行锁，而事务 B 在等待事务 A 释放 id=1 的行锁。 事务 A 和事务 B 在互相等待对方的资源释放，就是进入了死锁状态。当出现死锁以后，有两种策略：
- 一种策略是，直接进入等待，直到超时。这个超时时间可以通过参数
innodb_lock_wait_timeout来设置。 - 另一种策略是，发起死锁检测，发现死锁后，主动回滚死锁链条中的某一个事务，让其他事务得以继续执行。将参数
innodb_deadlock_detect设置为 on，表示开启这个逻辑。
在 InnoDB 中，innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s，这个等待时间长得无法接受；但是如果将这个参数设置得过小，那么InnoDB可能就分不清锁等待和死锁。所以，第二种策略是比较常用的：主动监测死锁。
但是第二种策略也会面临一个问题：死锁检测可能会极大耗费CPU资源。死锁检测的一般过程是：每当一个事务被锁的时候，就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住，如此循环，最后判断是否出现了循环等待，也就是死锁。
如果上述过程作用在同一行，每个新来的被堵住的线程，都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁，这是一个时间复杂度是 O(n) 的操作。假设有 1000 个并发线程要同时更新同一行，那么死锁检测操作就是 100 万这个量级的。即使没有发生死锁，由于CPU消耗极大，MySQL的效率也会极低。
怎么解决由这种热点行更新导致的性能问题呢？
一种头痛医头的方法，就是如果能确保这个业务一定不会出现死锁，可以临时把死锁检测关掉。但是这种操作本身带有一定的风险，因为业务设计的时候一般不会把死锁当做一个严重错误，毕竟出现死锁了，就回滚，然后通过业务重试一般就没问题了，这是业务无损的。而关掉死锁检测意味着可能会出现大量的超时，这是业务有损的。
另一个思路是控制并发度。但是如果在客户端做并发控制，如果客户端很多，即使每个客户端并发量很小，MySQL服务器的并发量也会很大。因此，这个并发控制要做在数据库服务端。如果有中间件，可以考虑在中间件实现；如果团队有能修改 MySQL 源码的人，也可以做在 MySQL 里面。基本思路就是，对于相同行的更新，在进入引擎之前排队。这样在 InnoDB 内部就不会有大量的死锁检测工作了。
如果上述条件都没有，可以考虑从设计上改善。通过将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。还是以影院账户为例，可以考虑放在多条记录上，比如 10 个记录，影院的账户总额等于这 10 个记录的值的总和。这样每次要给影院账户加金额的时候，随机选其中一条记录来加。这样每次冲突概率变成原来的 1/10，可以减少锁等待个数，也就减少了死锁检测的 CPU 消耗。
补丁
InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的。所以，只有通过索引条件检索数据，InnoDB才使用行级锁，否则，InnoDB将使用表锁。
对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；
对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；但是可以通过以下两种范式显示加锁：
- 共享锁（
S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE - 排他锁（
X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
锁和隔离级别的关系是什么？加锁的过程其实比较复杂，所以MySQL为程序员提供了四种隔离界别，隔离级别的底层是靠加锁来实现的，使用隔离级别时，MySQL会自动加锁和释放锁，这样就屏蔽了底层的加锁细节，简化了应用。所以说，加锁是实现隔离级别的一种方式。之所以说是一种，是因为还有其他方式比如MVCC来实现隔离级别。“读提交”和“可重复读”就是由MVCC来实现的。
那么，各种隔离级别下的加锁情况是怎样的？(先说结论吧，有待验证一下)
