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2021/04/20  阅读:39  主题:科技蓝

MyISAM与InnoDB的锁

我们在上篇文章中提到了记录锁(行锁)、间隙锁和临键锁,后台有小伙伴催我更新一下其他的锁。拖延症又犯了,趁周末,今天我们来总结一下MyISAMInnoDB引擎下锁的种类及使用方法。

MySQL的四大常见存储引擎

谈到MyISAMInnoDB了我们先来了解一下什么是存储引擎吧。MySQL中的数据用各种不同的技术存储在文件(或者内存)中,这些技术中的每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并且最终提供广泛的不同的功能,我们把这些不同的技术以及配套的相关功能称为存储引擎(也称作表类型)。MySQL默认配置了许多不同的存储引擎,我们可以选择不同的存储引擎来满足我们对数据的处理(存储、检索等)需求,以改善我们应用程序的整体功能。正因为MySQL存储引擎的多样性,使得MySQL深受广大开发者的垂青。

我们的前提条件:我用的是5.7.24-log版本,可以在Navicat中通过SELECT VERSION();命令查看。那么MySQL都有哪些存储引擎呢?我们可以使用sql命令SHOW ENGINES;来查看,结果如下: 引擎类型

  • Engine:表示储存引擎名称;
  • Support:表示MySQL是否支持该存储引擎,DEFAULT为默认的存储引擎;
  • Comment:是对该存储引擎的功能描述,例如:InnoDB支持事务、行级锁定和外键;
  • Transactions:是否支持事务;
  • XA:存储引擎是否支持分布式事务;
  • Savepoints:存储引擎是否支持保存点。

接着让我们来说一下其中比较常见的四大存储引擎吧。

InnoDB

InnoDBMySQLMySQL5.5以后)的默认存储引擎,支持事务、行级锁和外键,被用来处理大量短期事务。如果使用到外键、需求并发程度较高、数据一致性要求较高的话,那么通常选择InnoDB引擎,这也是互联网大厂使用InnoDB存储引擎的原因。除非有非常特别的原因需要使用其他的存储引擎,否则建议优先考虑InnoDB。但是对比MyISAMInnoDB写的处理效率会差一些,并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。

MyISAM

MyISAM提供了大量的特性,包含全文索引、压缩、空间行数等,支持3种不同的存储格式,分别是:静态表、动态表、压缩表。

  • 静态表:表中的字段都是非变长字段,这样每个记录都是固定长度的。优点是存储非常迅速,容易缓存,出现故障容易恢复;缺点是占用的空间通常比动态表多(因为存储时会按照列的宽度定义补足空格),在取数据的时候,默认会把字段后面的空格去掉,如果不注意会把数据本身带的空格也会忽略。
  • 动态表:表中的字段都是变长字段,记录不是固定长度的。这样存储的优点是占用的空间相对较少;缺点是频繁的更新、删除数据容易产生碎片,需要定期执行OPTIMIZE TABLE或者myisamchk -r命令来改善性能,并且出现故障的时候恢复相对比较困难。
  • 压缩表:压缩表由myisamchk工具创建,占据非常小的空间,因为每条记录都是被单独压缩的,所以只有非常小的访问开支。

MyISAM中,数据文件和索引文件可以放置在不同的目录(在创建表的时候通过DATA DIRECTORYINDEX DIRECTORY语句指定文件的绝对路径),平均分配IO,获取更快的访问速度。但是MyISAM不支持事务,不支持外键,也不支持行级锁,支持表级锁,有个缺陷就是崩溃后无法恢复。如果应用程序以检索为主,只有少量的插入、更新和删除操作,并且对事物的完整性、并发程度不是很高的话,通常建议选择MyISAM存储引擎。

Memory

Memory存储引擎使用存在内存中的内容来创建表,所以它的访问速度非常快,并且默认使用HASH索引。但是一旦服务器关闭或者mysqld守护进程崩溃时,所有的Memory数据都会丢失,但表还会继续存在,获得速度的同时也带来了一些缺陷。

它要求存储在Memory数据表里的数据使用的是长度不变的格式,这意味着不能使用BLOBTEXT这样的长度可变的数据类型,VARCHAR是一种长度可变的类型,但因为它在MySQL内部当做长度固定不变的CHAR类型,所以可以使用。

服务器需要足够的内存来维持在同一时间内使用的MEMORY表,当不再使用MEMORY表时,要释放MEMORY表所占用的内存,应该执行DELETE FROMtruncate table或者删除整个表。每个MEMORY表中放置的数据量的大小,受到max_heap_table_size系统变量的约束,这个系统变量的初始值是16M,同时在创建MEMORY表时可以使用MAX_ROWS子句来指定表中的最大行数。它通常用于更新不太频繁的小表。

Merge

Merge存储引擎是一组MyISAM表的组合,这些MyISAM表结构必须完全相同,Merge表本身没有数据,对Merge类型的表进行查询、更新、删除的操作,实际上是对内部的MyISAM表进行的。Merge表在磁盘上保留两个文件,一个是.frm文件存储表定义、一个是.MRG文件存储Merge表的组成等。MERGE表的优点在于可以突破对单个MyISAM表大小的限制,并且通过将不同的表分布在多个磁盘上,可以有效地改善MERGE表的访问效率。

我们可以通过show create table 表名 命令来查看表使用的引擎,由以下代码可以看出test表使用的是MyISAM存储引擎。

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(1) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(8) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=46 DEFAULT CHARSET=utf8


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。比如,MyISAMMEMORY存储引擎采用的是表级锁(table-level locking);BDB存储引擎(5.1之后就不直接支持了,因为BDBoracle收购了)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。接下来就让我们来了解一下MyISAMInnoDB锁的具体分类与使用方法。

MyISAM锁

MyISAM存储引擎支持的表级锁分为表共享读锁(Table Read Lock)和表独占写锁(Table Write Lock),以下简称读锁和写锁。先看一下他们的特性:

  • 读锁:不会阻碍其它进程的读,但是会阻碍写,只有当读锁释放之后,才会执行其它进程的写--读锁阻塞写锁,但是不阻塞读锁;
  • 写锁:会阻碍其他进程的读和写,只有当写锁释放,才会执行其它写操作--写锁阻塞读锁和写锁;

接下来让我们用例子来演示一下上边的结论,在演示之前,先让我们来说几个命令吧。

  • LOCK TABLE 表名 WRITE/READ:给表加写锁或者读锁;
  • UNLOCK TABLES:给表解锁

演示一:表共享读锁 表共享读锁

session1给表test加读锁时,session1只能读取当前表的数据,不可以读其他表,也不可以修改test和其他表; session2可以读取test表数据,更新test表阻塞,但是可以修改和查询其他表数据。

演示二:表独占写锁 表独占写锁

session1给表test加写锁时,可以更新test表,读test表阻塞,但是不可以修改和查询其他表数据; session2查询和更新test表阻塞,但是可以查询和更新其他表。

另外我们还可以使用show open tables命令来查看在表缓存中当前被打开的非TEMPORARY表的锁使用情况,其中In_use表示有锁正在使用。 锁使用情况

也可以使用show status like 'table%'命令来查看锁的争夺情况,其中Table_locks_waited为等待次数,每等待一次,值就加一,值越大,表示存在越严重的表级锁争用;Table_locks_immediate为产生表级锁定的次数,表示可以立即获取锁的查询次数,每立即获取锁,值加一。

MyISAM默认是使用select语句加读锁,增删改操作加写锁。MyISAM是偏读锁,读写调度写优先,不适合做写为主的表的引擎。因为写锁后,其他线程不能做任何操作,大量更新会使查询很难得到锁,从而永远阻塞。

InnoDB锁

上篇文章中我们讲过了记录锁(行锁)、间隙锁和临键锁,这里就不再赘述了。接下来我们按照锁的模式讲一下InnoDB里的共享锁、排他锁和意向锁,其中共享锁和排他锁属于行级锁,行级锁都是基于索引项的,如果没有索引项,则添加的是表级锁;意向锁属于表级锁。

共享锁:Shared Locks,简称S锁

若事务T对数据对象A加上S锁,则事务T只能读A;其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S锁。这就保证了其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。可以通过select ... lock in share mode来加共享锁,通过CommitRollback来释放锁。

排他锁:Exclusive lock,简称X锁,也叫互斥锁

若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁(排他锁不可与其他锁共存),直到T释放A上的锁。它防止任何其它事务获取资源上的锁,直到在事务的末尾将资源上的原始锁释放为止。可以通过select ... for update手动加锁,也可以通过增删改操作自动加锁,通过CommitRollback来释放锁。

意向锁:Intention Locks

说起意向锁,大家先来考虑一下这个问题:假设存在两个事务A和B对表test进行操作,首先事务A对第十行数据加了一把读锁,锁住了该行数据,让这一行只能读,不能写;然后事务B想要对该表加一把表级的写锁,那么事务B能否加锁成功呢?思考两秒钟...答案当然是否定的,即事务B无法加锁成功。如果我们假设它加锁成功的话,那么理论上它就能修改表中的任意一行,这将与事务A持有的行级锁(读锁)产生冲突。而数据库想避免这种冲突的话,就需要将事务B的加锁申请给阻塞住,直到事务A的行锁被释放。那么问题来了,数据库是怎么判断这种冲突的呢?我们可以想到两种方案:一、判断表是否已被其他事务用表锁锁表;二、判断表中的每一行是否已被行锁锁住。很显然,如果采用第二种方法的话,需要一行一行去遍历整张表,效率太慢进而造成系统消耗,所以我们选择第一种方法,这也就是意向锁是表锁的原因。

意向锁是放置在资源层次结构的一个级别上的锁,以保护较低级别资源上的共享锁或排它锁,意向锁无法手动创建。如果对任一结点加锁时,必须先对它的上层结点加意向锁也就是如果对一个结点加意向锁,则说明该结点的下层结点正在被加锁。意向锁的执行流程:如果另一个任务试图在该表级别上应用共享或排它锁,则受到由第一个任务控制的表级别意向锁的阻塞,第二个任务在锁定该表前不必检查各个页或行锁,而只需检查表上的意向锁,所以意向锁不是用来给数据加锁的,而是用来判断数据有没有存在锁的标志。下面介绍两种常用的意向锁:意向共享锁(Intent Share Lock,简称IS锁)、意向排它锁(Intent Exclusive Lock,简称IX锁)。

  • 意向共享锁(IS):事务打算给数据行加行共享锁,事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。
  • 意向排他锁(IX):事务打算给数据行加行排他锁,事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。

意向锁的兼容关系如下: 意向锁的兼容关系

其他锁简介(了解)

InnoDB还包含插入意向锁、自增锁和空间锁。

  • 插入意向锁(Insert Intention Locks):是间隙锁的一种,它的目的是为了提高插入性能。在多个事务对同一个索引中的同一个范围区间插入记录时,如果插入的位置不冲突,不会阻塞彼此,主要是不需要去申请排他锁。
  • 自增锁(AUTO-INC Locks):自增锁是MySQL中一种特殊的锁,如果表中存在自增字段,MySQL便会自动维护一个自增锁。和自增锁相关的一个参数为(5.1.22版本之后加入)innodb_autoinc_lock_mode,可以设定3个值,0:traditonal(每次都会产生表锁,可以控制插入顺序,效率低);1:consecutive(会产生一个轻量锁,simple insert会获得批量的锁,保证连续插入,默认);2:interleaved(不会锁表,来一个处理一个,并发最高,会存在复制问题)。

总结

MySQL这三种锁的特性可大致归纳如下:

  • 表级锁(偏读):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(偏写):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,并发度也最高。
  • 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。

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