(6)MySQL进阶篇SQL优化(MyISAM锁)

1.MySQL锁概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中,除传统的计算资源 (如 CPU、RAM、I/O 等)的抢占以外,数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数 据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题,锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

2.MySQL锁特性

相对其他数据库而言,MySQL的锁机制比较简单,其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制,归纳表格如下:

       存储引擎          锁类型

MyISAM

MEMORY

InnoDB

BDB

表级锁(table-level locking

页面锁(page-level locking

 

 

 

行级锁(row-level locking

 

 

 

注:InnoDB存储引擎但默认情况下是采用行级锁。
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下:
●表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
●行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度最高。
●页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。
从上述特点可见,很难笼统地说哪种锁更好,只能就具体应用程序的特点来说哪种锁更合适!仅从锁的角度来说:表级锁更适合于以查询为主,只有少量按索引条件更新数据的应用程序,如Web应用程序;而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据,同时又有并发查询的应用程序,如一些在线事务处理(OLTP)系统。接下来锁内容将重点介绍MySQL表锁和InnoDB行锁的问题,由于BDB已经被InnoDB取代,已经成为历史,在此就不做进一步的讨论了。

3.MyISAM表锁

MyISAM存储引擎只支持表锁,这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。随着应用程序对事务完整性和并发性要求的不断提高,MySQL才开始开发基于事务的存储引擎,后来慢慢出现了支持页锁的BDB存储引擎和支持行锁的InnoDB存储引擎(InnoDB实际是单独的一个公司,后面被Oracle公司收购了)。但是MyISAM的表锁依然是使用最为广泛的锁类型。

3.1查询表级锁争用情况

可以通过检查table_locks_waited和table_locks_immediate状态变量来分析系统上的表锁定争夺:

SHOW STATUS LIKE '%Table_locks%';


●Table_locks_immediate:表示立即释放表锁数。
●Table_locks_waited:表示需要等待的表锁数。
如果Table_locks_waited的值比较高,则说明存在着较严重的表级锁争用情况。如果Table_locks_immediate / Table_locks_waited > 5000,最好采用InnoDB引擎,因为InnoDB是行锁而MyISAM是表锁,对于高并发写入的应用程序InnoDB效果会好些。

3.2MySQL表级锁的锁模式

MySQL的表级锁有两种模式:表共享读锁(Table Read Lock)和表独占写锁(Table Write Lock)。
因为8.0版本以上MySQL创建表类型(储存引擎)默认是InnoDB类型(通过以下命令可以看到):

SHOW ENGINES;


所以下面例子中我们需要把创建的表类型转换为MyISAM类型方便测试,首先创建两个结构一样的goods_test、goods_test_tmp测试表,方便测试:

CREATE TABLE `goods_test`  (
  `ID` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增ID',
  `Name` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '名称',
  PRIMARY KEY (`ID`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
..............

然后把goods_test、goods_test_tmp表从InnoDB转换为MyISAM表类型:

ALTER TABLE goods_test ENGINE=MyISAM;
ALTER TABLE goods_test_tmp ENGINE=MyISAM;

再查看下goods_test、goods_test_tmp表类型:

SHOW TABLE STATUS LIKE 'goods_test';

SHOW TABLE STATUS LIKE 'goods_test_tmp';


MyISAM在执行查询语句(SELECT)前,会自动给涉及的所有表加读锁,在执行更新操作(UPDATE、DELETE、INSERT等)前,会自动给涉及的表加写锁,这个过程并不需要用户干预,因此,用户一般不需要直接用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。在以下的示例中,显式加锁基本上都是为了方便演示而已,并非必须如此的。

3.2.1MyISAM存储引擎的写阻塞读例子

session_1

session_2

LOCK TABLE goods_test WRITE

> OK

> 时间: 0.006s

获取表goods_test的WRITE锁定

 

SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1

等待(阻塞)...
SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1

等待(阻塞)...
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.004s
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1

> OK

> 时间: 0.003s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米')

> Affected rows: 1

> 时间: 0.005s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果')

等待(阻塞)...
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为')

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.005s
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为')

> Affected rows: 1

> 时间: 0.005s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1

> Affected rows: 1

> 时间: 0.006s
UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1

等待(阻塞)...

 

UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='小米' WHERE ID=1

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.015s
UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='华为' WHERE ID=1

> Affected rows: 1

> 时间: 0.003s
UNLOCK TABLES

> OK

> 时间: 0.003s

释放锁

 

SQL全部执行成功

 

从上述例子可见,对MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作;MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!当一个线程获得对一个表的写锁后,只有持有锁的线程可以对表进行更新操作。其他线程的读、写操作都会等待,直到锁被释放为止,再来看看以下语句:

LOCK TABLE goods_stock READ LOCAL, goods_stock_price READ LOCAL; 

注:LOCK TABLES语句后面加了“LOCAL”选项,其作用就是在满足MyISAM表并发插入条件的情况下,允许其他用户在表尾并发插入记录。

3.2.2MyISAM存储引擎的读阻塞写例子

session_1

session_2

LOCK TABLE goods_test READ

> OK

> 时间: 0.007s

获得表goods_test的READ锁定

 

SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1

> OK

> 时间: 0.005s
SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1

> OK

> 时间: 0.003s
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.003s
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1

> OK

> 时间: 0.062s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米')

> 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated

> 时间: 0.005s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果')

等待(阻塞)...
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为')

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.003s
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为')

> Affected rows: 1

> 时间: 0.007s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1

> 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated

> 时间: 0.003s
UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1;

等待(阻塞)...
UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='小米' WHERE ID=1

> 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES

> 时间: 0.003s
UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='华为' WHERE ID=1

> Affected rows: 1

> 时间: 0.003s
UNLOCK TABLES

> OK

> 时间: 0.004s

释放锁

 

SQL全部执行成功

 

从上述例子可见,对MyISAM表的读操作,不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求。其实,在自动加锁的情况下也基本如此,MyISAM总是一次获得SQL语句所需要的全部锁。这也正是MyISAM表不会出现死锁(Deadlock Free)的原因。
注:还有一点,当使用LOCK TABLES时,不仅需要一次锁定用到的所有表,而且,同一个表在SQL语句中出现多少次,就要通过与SQL语句中相同的别名锁定多少次,否则也会出错!举例如下:
●对goods_test表获得读锁:

LOCK TABLE goods_test READ;

●但是通过别名(AS [tableName])访问会提示错误:

SELECT a.ID,a.`Name` FROM goods_test AS a JOIN goods_test AS b ON a.ID=b.ID
> 1100 - Table 'a' was not locked with LOCK TABLES
> 时间: 0.017s

●需要对别名分别锁定:

LOCK TABLE goods_test AS a READ,goods_test AS b READ
> OK
> 时间: 0.006s

●按照别名的查询可以正确执行:

SELECT a.ID,a.`Name` FROM goods_test AS a JOIN goods_test AS b ON a.ID=b.ID
> OK
> 时间: 0.004s
3.2.3 MyISAM存储引擎的读写(并发插入(Concurrent Inserts))并发例子

上小节提到过MyISAM表的读和写是串行的,但这是就总体而言的。在一定条件下,MyISAM表也支持查询和插入操作的并发进行。 MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。
●当concurrent_insert设置为0时,不允许并发插入。
●当concurrent_insert设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被删除的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。
●当concurrent_insert设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。
请看以下例子:

session_1

session_2

LOCK TABLE goods_test READ LOCAL

> OK

> 时间: 0.008s

获得表goods_test的READ LOCAL锁定

 

INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米')

> 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated

> 时间: 0.009s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果')

> Affected rows: 1

> 时间: 0.006s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1

> 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated

> 时间: 0.104s
UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1

等待(阻塞)...
当前session不能访问其他session插入的记录:

SELECT * FROM goods_test

>
SELECT * FROM goods_test

>苹果
UNLOCK TABLES

> OK

> 时间: 0.05s

释放锁
UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1

> Affected rows: 1

> 时间: 0.071s
当前session解锁后可以获得其他session插入的记录:

SELECT * FROM goods_test

>苹果
 

可以利用MyISAM存储引擎的并发插入特性,来解决应用程序中对同一表查询和插入的锁争用。例如,将concurrent_insert系统变量设为2,总是允许并发插入;同时,通过定期在系统空闲时段执行OPTIMIZE TABLE语句来整理空间碎片,收回因删除记录而产生的中间空洞。有关OPTIMIZE TABLE语句的详细介绍,可以参见第三章“MySQL进阶篇SQL优化(索引)”里面“定期优化表”5.2小节的内容。

3.3 MyISAM的锁调度

前面讲过,MyISAM存储引擎的读锁和写锁是互斥的,读写操作是串行的。那么,一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,MySQL如何处理呢?
答案是写进程先获得锁。不仅如此,即使读请求先到锁等待队列,写请求后到,写锁也会插到读锁请求之前!这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因,因为,大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁,从而可能永远阻塞。这种情况有时可能会变得非常糟糕!幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为:
通过指定启动参数low-priority-updates,使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使该连接发出的更新请求优先级降低。
通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性,降低该语句的优先级。
虽然上面三种方法都是要么更新优先,要么查询优先的方法,但还是可以用其来解决查询相对重要的应用程序(如用户登录系统)中读锁等待严重的问题。
另外,MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突,即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值,当一个表的读锁达到这个值后,MySQL就暂时将写请求的优先级降低,给读进程一定获得锁的机会。
上面已经讨论了写优先调度机制带来的问题和解决办法。这里还要强调一点:一些需要长时间运行的查询操作,也会使写进程“饿死”!因此,应用程序中应尽量避免出现长时间运行的查询操作,不要总想用一条SELECT语句来解决问题,因为这种看似巧妙的SQL语句,往往比较复杂,执行时间较长,在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”,使每一步查询都能在较短时间完成,从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免,应尽量安排在数据库空闲时段执行,比如一些定期统计可以安排在夜间执行。

参考文献:
深入浅出MySQL大全

posted on 2021-04-13 16:33  暗断肠  阅读(484)  评论(0编辑  收藏  举报

导航