基於mysql分散式悲觀鎖原理

ice_moss發表於2022-09-13

MySQL分散式悲觀鎖原理:

條件

FOR UPDATE 僅適用於InnoDB儲存引擎,且必須在事務區塊(BEGIN/COMMIT)中才能生效。

mysql預設情況下每個sql都是單獨的一個事務,並且是自動提交事務。

測試之前需要設定成非自動提交事務,不然無法模擬併發訪問:

mysql> select @@autocommit;
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
|            1 |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> set autocommit = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select @@autocommit;
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
|            0 |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)

此修改只針對當前視窗有效,重新開啟的新視窗依然是自動提交事務的
所以要就需要兩個視窗,視窗a:非自動提交事務,用於for update操作;
視窗b:用於普通update操作。

測試

我們有一資料庫 test1,有一張表testa ,有自增主鍵ID,name,id_card

表中有兩條資料

mysql> select * from testa;
+----+-------+--------------------+
| id | name  | id_card            |
+----+-------+--------------------+
|  1 | wangb | 322343256564545754 |
|  2 | shuna | 320990348823998792 |
+----+-------+--------------------+
2 rows in set (0.00 sec)
mysql> desc testa;
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field   | Type        | Null | Key | Default | Extra          |
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id      | int(11)     | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| name    | varchar(10) | NO   |     | NULL    |                |
| id_card | varchar(18) | YES  | UNI | NULL    |                |
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)

1.只明確主鍵

  • 有資料

在a視窗進行開啟事務,對id為1的資料進行 for update,此時並沒有commit;

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where id = 1 for update;
+----+------+--------------------+
| id | name | id_card            |
+----+------+--------------------+
|  1 | wang | 322343256564545754 |
+----+------+--------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>

在b視窗對id=1的資料進行update name操作,發現失敗:等待鎖釋放超時

mysql> update testa set name = "wangwang" where id = 1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

再對id=2的資料進行update name操作,發現成功

mysql> update testa set name = "shunshun" where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

a視窗commit;之後,b視窗update操作都顯示正常

  • 無資料

a視窗 select for update 無資料

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where id = 3
    -> ;
Empty set (0.00 sec)
mysql>

b視窗,對兩條資料update操作都是成功

mysql> update testa set name = "wanga" where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
mysql> update testa set name = "shun" where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

得出結論

明確主鍵並且有資料的情況下:mysql -> row lock;

明確主鍵無資料的情況下:mysql -> no lock;

2.明確主鍵和一個普通欄位

  • 有資料

將資料還原之後,

在a視窗進行開啟事務,對id=1,name=’wang’的資料進行 for update,此時並沒有commit;

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where id=1 and name = 'wang' for update
    -> ;
+----+------+--------------------+
| id | name | id_card            |
+----+------+--------------------+
|  1 | wang | 322343256564545754 |
+----+------+--------------------+
1 row in set (0.03 sec)
mysql>

b視窗,對進行for update的那條資料的update操作無效(等待鎖釋放超時),其他的行的update操作正常

mysql> update testa set name = "wanga" where id = 1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> update testa set name = "shunshun" where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

a視窗commit;之後,b視窗update操作都顯示成功

  • 無資料

同第一種情況的無資料測試
得出結論

明確主鍵和一個普通欄位有資料的情況下:mysql -> row lock;

明確主鍵和一個普通欄位無資料的情況下:mysql -> no lock;

3.明確一個普通欄位

  • 有資料
    將資料還原之後,

在a視窗進行開啟事務,對name=’wang’的資料進行 for update,此時並沒有commit;

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where name = 'wang' for update;
+----+------+--------------------+
| id | name | id_card            |
+----+------+--------------------+
|  1 | wang | 322343256564545754 |
+----+------+--------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>

b視窗,對進行for update的那條資料的update操作失敗(等待鎖釋放超時),其他的行的update操作也顯示失敗(等待鎖釋放超時)

mysql> update testa set id_card = '222' where id = 1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> update testa set id_card = '333' where id = 2;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

a視窗commit;之後,b視窗update操作都顯示成功

  • 無資料

同第一種情況的無資料測試
得出結論

只明確一個普通欄位有資料的情況下:mysql -> table lock;

只明確一個普通欄位無資料的情況下:mysql -> no lock;

4.明確一個unique欄位

  • 有資料

將資料還原之後,

在a視窗進行開啟事務,對id_card=’111’的資料進行 for update,此時並沒有commit;

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where id_card='111' for update;
+----+------+---------+
| id | name | id_card |
+----+------+---------+
|  1 | wang | 111     |
+----+------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>

b視窗,對進行for update的那條資料的update操作失敗(等待鎖釋放超時),其他的行的update操作顯示正常!!

mysql> update testa set id_card = '222' where id = 1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> update testa set id_card = '333' where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
  • 無資料

同第一種情況的無資料測試
得出結論

只明確一個unique欄位有資料的情況下:mysql -> row lock;

只明確一個unique欄位無資料的情況下:mysql -> no lock;

思考

為什麼對主鍵和unique欄位進行for update操作的時候,mysql進行的是row lock;而對普通欄位for update操作的時候進行的是table lock,是根據什麼判斷呢?

primary key和unique的共同特點是mysql會自動為其建立索引,他們都有索引,那把name欄位建立索引,是不是就進行row lock呢?
檢視錶中的索引:

mysql> show keys from testa\G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: testa
   Non_unique: 0
     Key_name: PRIMARY
 Seq_in_index: 1
  Column_name: id
    Collation: A
  Cardinality: 2
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
*************************** 2. row ***************************
        Table: testa
   Non_unique: 0
     Key_name: id_card
 Seq_in_index: 1
  Column_name: id_card
    Collation: A
  Cardinality: 2
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
2 rows in set (0.00 sec)
ERROR:
No query specified

發現testa表中的索引只包含了id,id_card
新增name欄位的索引

mysql> alter table testa add index index_name (name);
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

檢視建表語句:

mysql> show create table testa \G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: testa
Create Table: CREATE TABLE `testa` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(10) NOT NULL,
  `id_card` varchar(18) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `id_card` (`id_card`),
  KEY `index_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.00 sec)
ERROR:
No query specified

發現name欄位已經建立了普通索引index_name
在a視窗,對name欄位再進行一次for update測試,不commit

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from testa where name = 'wang' for update;
+----+------+---------+
| id | name | id_card |
+----+------+---------+
|  1 | wang | 222     |
+----+------+---------+
1 row in set (0.01 sec)
mysql>

在b視窗 對進行for update的資料進行update操作失敗(鎖釋放等待超時)

mysql> update testa set id_card = '111' where id = 1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

在b視窗 對其他行資料進行update操作,成功!!!

mysql> update testa set id_card = '4353' where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

a視窗commit之後,在b敞口操作正常

總結

select … for update; 操作

未獲取到資料的時候,mysql不進行鎖 (no lock)
獲取到資料的時候,進行對約束欄位進行判斷,存在有索引的欄位則進行row lock
否則進行 table lock

注意
當使用 ‘<>’,‘like’等關鍵字時,進行for update操作時,mysql進行的是table lock

網上其他部落格說是因為主鍵不明確造成的,其實並非如此;

mysql進行row lock還是table lock只取決於是否能使用索引,而 使用’<>’,’like’等操作時,索引會失效,自然進行的是table lock;
什麼情況索引會失效:
1.負向條件查詢不能使用索引

負向條件有:!=、<>、not in、not exists、not like 等。
2.索引列不允許為null

單列索引不存null值,複合索引不存全為null的值,如果列允許為 null,可能會得到不符合預期的結果集。
3.避免使用or來連線條件

應該儘量避免在 where 子句中使用 or 來連線條件,因為這會導致索引失效而進行全表掃描,雖然新版的MySQL能夠命中索引,但查詢最佳化耗費的 CPU比in多。
4.模糊查詢

前導模糊查詢不能使用索引,非前導查詢可以。
以上情況索引都會失效,所以進行for update的時候,會進行table lock
參考:juejin.im/post/5b14e0fd6fb9a01e8c5...

再思考

為什麼存在索引,mysql進行row lock,不存在索引,mysql進行table lock?

這是儲存引擎InnoDB特性決定的:

InnoDB這種行鎖實現特點意味者:只有透過索引條件檢索資料,InnoDB才會使用行級鎖,否則,InnoDB將使用表鎖!

再總結

在上述例子中 ,我們使用給name欄位加索引的方法,使表鎖降級為行鎖,不幸的是這種方法只針對 屬性值重複率低 的情況。當屬性值重複率很高的時候,索引就變得低效,MySQL 也具有自動最佳化 SQL 的功能。低效的索引將被忽略。就會使用表鎖了。
注· 文章來源:慕課網《go開發工程師》體系課

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