【MySQL】说透锁机制（三）行锁升表锁如何避免? 锁表了如何排查?

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前言

在上文我们曾小小的提到过在索引失效的情况下MySQL会把所有聚集索引记录和间隙都锁上我们称之为锁表或叫行锁升表锁.

那么对于 行锁升表锁有的同学误以为行锁 升级变成了 表锁但实际上锁的类型并没有发生变化✍️还是行锁! 只是表的所有聚集索引记录都被加上了行锁, 看起来像表锁, 所以提前澄清一下, 举个例子

假设表中有10万多条记录

• 行锁升表锁
  会给10万多条索引记录加行锁, 锁的粒度小, 但开销非常大示意图如下
  
• 直接加 表锁
  只会加1个表锁锁的粒度大, 但开销非常小示意图如下
  

OK, 相信已经澄清了~ 那么对于行锁升表锁, 我们应该如何避免呢? 如果真被行锁锁表了又该如何分析排查呢? 别着急, 我们一步一步来, 干货满满, 建议先收藏后面如果有需要了, 直接能找到这里来看.

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哪些场景会造成行锁升表锁

兵法有云知己知彼百战不殆
所以在说如何避免之前我们提前说一下哪些场景会造成行锁升表锁建议还未看过前面两文的小伙伴先了解一下加锁规则
【MySQL】说透锁机制一行锁 加锁规则 之 等值查询
【MySQL】说透锁机制二行锁 加锁规则 之 范围查询你知道会锁表吗
那么对于看过前两篇文章的小伙伴应该已经猜到了场景肯定和索引有关

没错, 就是 无索引 或 索引失效!
那么原因呢? 你想过这里的原因吗

解读因为InnoDB引擎的 3种行锁算法(Record Lock、Gap Lock、Next-key Lock)都是锁定的索引当触发X锁(写锁)的where条件无索引 或 索引失效 时, 查找的方式就会变成全表扫描也就是扫描所有的聚集索引记录到这我想大家都应该看懂了但是可能还有个疑问为什么要把不匹配的记录也加锁呢?
这里是针对于默认的事务隔离级别可重复读(RR)事务隔离级别来说的, 因为在RR隔离级别下需要解决不可重复读 和幻读问题, 所以在遍历扫描聚集索引记录时, 为了防止扫描过的索引被其它事务修改(不可重复读问题) 或 间隙被其它事务插入记录(幻读问题), 从而导致数据不一致, 所以MySQL的解决方案就是把所有扫描过的索引记录和间隙都锁上, 这也就 发生了我们看到的锁表💪💪💪

展开来说

无索引
例如, 下面这个sql的 remark列 不是索引列, 如果按remark更新就是无索引更新.

update ct set abc = 1 
where remark = '阿根廷';

索引失效
索引失效的情况有很多, 我们本文不分析为什么失效, 也不会列举出所有失效的场景, 因为那不是本节的重点我会考虑单独安排一篇详细讲解。 这里直接用explain说话

• explain 返回的key不是你期望的索引, 而是PRIMARY;
• explain 返回的type是index或all

如果同时满足上面这两个条件, 那么就说明索引失效了

对于索引失效列几个常见的场景简单说明一下

• 复合索引未遵循最左前缀原则

例如我新建一个复合索引abc列 和 name列如下

 ALTER TABLE `lock_test`.`ct`
 ADD INDEX `idx_abc_name`(`abc`, `name`);

但更新sql语句未按照最左前缀, 直接按`name=`更新这样就会**导致索引失效**

update ct set abc = 1 
where name = '阿根廷';

看一下explain的结果

• like以%开头

例如我新建一个普通索引name列

ALTER TABLE `lock_test`.`ct`
ADD INDEX `idx_name`(`name`);

但更新sql语句使用了 like以%开头这样也会导致索引失效

update ct set abc = 1 
where name like '%阿根廷';

看一下explain的结果

• MySQL成本计算分析认为全表扫描成本更低时

这是比较特殊的情况. 同样的SQL, 传入的参数不同, explain的结果也不同, 有时会走索引, 但有时索引又失效 😫
这里的原因因为根据传入的参数不同 导致 结果集不同, 在正式扫描之前MySQL会进行成本计算计算走哪个索引更快结果一算发现走索引还不如全表扫描快, 那么这时即使你用的是索引列等值 也不会走索引会走全表扫描这也就导致了索引失效
关于成本计算, 它是先计算不同索引的I/0成本和CPU成本, 然后进行对比, 哪个成本低就采用哪个索引来执行 当然, 成本计算并不会真实执行, 所以速度非常快, 在上文【范围查询】时曾给过一个小的示例说明这里不再重复赘述

当然索引失效的情况还有很多, 这里只是举几个例子让大家学会用explain分析, 如果不够过瘾我后面紧接着会更新索引相关文章记得关注我哦

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如何避免?

此时, 咱们已经清楚的知道了 可能造成 行锁升表锁 的场景那么应对起来也就更有底气了我的建议是

• 禁止where条件使用无索引列进行更新/删除
  这是我们最应该做到的除了会锁表性能也是真的不好
• 尽可能使用聚集索引进行更新/删除
  这是我们能做到的最优做法
• 确实需要使用非聚集索引 进行更新/删除需要确认
  • 使用explain检查是否会索引失效
  • 避免对 索引列 进行类型转换、函数、运算符等会造成升级的情况
  • 尽可能减少检索条件范围, 范围越大就越可能被MySQL成本计算太高从而导致索引失效
• 尽可能控制事务大小减少锁定时间
  涉及事务加锁的sql语句尽可能放在事务最后执行
• 推荐使用读已提交(RC)事务隔离级别
  这条非常重要
  对于读已提交(RC)事务隔离级别由于没有间隙锁(Gap Lock)所以它的加锁规则相当简单都是针对匹配索引记录加Record Lock因为不用解决不可重复读 和幻读问题所以也就不存在 锁表了。

  前面两文咱们说的都是基于可重复读(RR)事务隔离级别因为引入了间隙锁(Gap Lock)所以情况变的复杂, 而在RC下, 情况变的简单.

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如何分析排查?

咱们只能做到尽可能避免, 根据墨菲定律只要有可能 就一定会发生
所以我们必须掌握锁表应该如何分析排查

查看InnoDB_row_lock%相关变量

show status like 'innodb_row_lock%';

字段	说明
Innodb_row_lock_current_waits	当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time	等待总时长: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg	等待平均时长: 每次等待所花平均时间
Innodb_row_lock_time_max	从系统启动到现在等待最长的一次所花时间
Innodb_row_lock_waits	等待总次数: 系统启动后到现在总共等待的次数

从上述值我们可以看出我们行锁的整体情况有助于我们分析。

查看 INFORMATION_SCHEMA系统库

我们可以通过 INFORMATION_SCHEMA系统库提供的查看事务、锁、锁等待的 数据表 来分析.

-- 查看事务
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;
-- 查看锁
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;
-- 查看锁等待
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;
-- 查看连接情况
select * from INFORMATION_SCHEMA.PROCESSLIST;

• 通过 INNODB_LOCK_WAITS 可以找出阻塞的事务id和锁id

-- 查看锁等待
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;

字段	说明
requesting_trx_id	请求的事务id
requested_lock_id	请求的锁id
blocking_trx_id	阻塞的事务id
blocking_lock_id	阻塞的锁id

我这里模拟一个锁等待然后查询可以清晰的看到谁阻塞了谁

温馨提示只有发生锁等待才有数据

• 通过 INNODB_LOCKS 可以查看上锁的详细信息

-- 查看锁
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

这和我们通过show engine innodb status\G;看到的结果类似, 略…, 也是只有发生阻塞才会有数据.

• 通过 INNODB_TRX 可以查看 事务的状态、阻塞开始时间、阻塞的sql、线程id等等

 -- 查看事务
 select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

这个表很关键, 对于我们排查来说必不可少, 一些关键字段说明如下

字段	说明
trx_id	事务id
trx_state	事务状态LOCK WAIT代表发生了锁等待
trx_started	事务开始时间
trx_requested_lock_id	请求锁id, 事务当前正在等待锁的标识可以join关联INNODB_LOCKS.lock_id
trx_wait_started	事务开始锁等待的时间
trx_weight	事务的权重
trx_mysql_thread_id	事务线程 ID可以join关联PROCESSLIST.ID
trx_query	事务正在执行的 SQL 语句
trx_operation_state	事务当前操作状态
trx_isolation_level	当前事务的隔离级别

当发生阻塞时我们来看一下数据

一目了然哪个SQL从什么时间开始阻塞线程id是多少看的一清二楚.

• 通过 PROCESSLIST 可以查看连接情况

-- 查看连接情况
select * from INFORMATION_SCHEMA.PROCESSLIST;

通过这个表我们可以定位到事务所在的主机.

字段	说明
ID	线程ID, 可以JOIN INNODB_TRX.trx_requested_lock_id
USER	连接用户
HOST	连接主机 ip:port
DB	连接的数据库

• 如何kill某个事务?

通过对上面的表进行查询, 当我们发现某个事务阻塞了很多事务, 并且执行时间很长时, 我们可以手动中止它, 只需要找到INNODB_TRX.trx_mysql_thread_id然后调用kill命令

kill {INNODB_TRX.trx_mysql_thread_id}

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总结

本文主要介绍了:

• 哪些场景会造成行锁升表锁
  无索引 或 索引失效
• 如何避免
  建议中最重要的一条尽可能使用 读已提交(RC)事务隔离级别
• 如何分析排查
  最重要的两个分析表INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX、INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS以及手动中止 kill {INNODB_TRX.trx_mysql_thread_id}

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最后

如果感觉不错欢迎订阅本专栏后面还有更详细的MySQL知识陆续放出。
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