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锁(MySQL篇)—之MyISAM表锁

 

前言

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)的争用以外,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,所冲突也是影响数据库并发访问的一个重要因素。

MySQL表概述

相比其他数据库而言,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。比如,MyISAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁(table-level locking);BDB存储引擎采用的是页面锁(page-level locking),但也支持表级锁;InnoDB存储引擎既支持行级锁(row-level locking),也支持表级锁,但默认情况下是采用行级锁。 
MySQL这3种锁的特性大致归纳如下

  • 表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生所冲突的概率最高,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,发生所冲突的概率最低,并发度最高。
  • 页面锁:开销和加锁时间介于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度介于表锁和行锁之间,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,如Web应用;而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少不同的数据,同时又有并发查询的应用,如一些在线事务处理(OPTP)系统。

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。随着应用跟对事物完整性和并发性要求的不断提高,MySQL才开始开发基于事物的存储引擎,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。但是MyISAM的表锁依然是使用最为广泛的锁类型。

查询表级锁的争用情况: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:
mysql> show status like ‘table%‘;
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Table_locks_immediate      | 118   |
| Table_locks_waited         | 0     |
| Table_open_cache_hits      | 5     |
| Table_open_cache_misses    | 3     |
| Table_open_cache_overflows | 0     |
+----------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)
 

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。

MySQL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)。锁模式的兼容性如下表所示。

当前模式\是否兼容\请求锁模式None读锁写锁
读锁
写锁

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;对MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的度和写操作;MyISAM表的读写操作之间,以及写操作之间是串行的。

如何加表锁

MyISAM在执行查询语句(select)钱,会自动给设计的所有表加读锁,在执行更新操作(update、delete、insert等)前,会自动给设计的表加写锁,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。 
给MyISAM表显式加锁,一般是为了在一定程度模拟事务操作,实现对某一时间点多个表的一致性读取。例如,有个订单表orders,其中记录有个订单的总金额total,同时还有一个订单明细表order_detail,其中记录有个订单每一产品的金额小计subtotal,假设需要价差这两个表的额金额合计是否相符,可能就需要执行如下两条SQL语句:

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

  

这是,如果不先给两个表加锁,就可能产生错误的结果,因为地一条语句执行过程中,order_detail表可能已经发生了改变,因此,正确的方法应该是:

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

  

 
  • 以上的例子在LOCK TABLES时加了“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;
  • 在用LOCK TABLES给表显式加表锁时,必须同时取得所有涉及表的锁,并且MySQL不支持锁升级,也就是说,在执行LOCK TABLES后,只能访问显式加锁的这些表,不能访问未加锁的表;同时,如果加的是读锁,那么只能执行查询操作,而不能执行更新操作。在自动加锁的情况下也是如此,MyISAM总是一次获得SQL语句所需要的全部所,这也正是MyISAM表不会出现死锁(Deadlock Free)的原因。
并发插入(Concurrent Inserts)

前面提到的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表也支持查询和茶如操作的并发进行。 
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,期指分别可以为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MyISAM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。
MyISAM的锁调度

由于MyISAM存储引擎的读锁和写锁是互斥的,读写操作是串行的。那么一个今晨该请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同意表的写锁,MySQL如何处理呢?答案是写进程先获得锁。不仅如此,几时读请求先到锁等待队列,写请求吼道,写锁也会插到读锁之前!这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不大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。这种情况有可能就会变得非常糟糕!幸好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,是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。

虽然以上3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(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方法来调节读写冲突,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之后,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。

小结

以上说明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”,是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。

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