行锁就是针对数据表中行记录的锁。
MySQL 的行锁是在引擎层由各个引擎自己实现的。(MyISAM 引擎不支持行锁,这也是被 InnoDB 替代的重要原因之一)
两阶段锁
在 InnoDB 事务中,行锁是在需要的时候才加上的,但并不是不需要了就立刻释放,而是要等到事务结束时才释放。这个就是两阶段锁协议。
正因为这个两阶段锁协议,如果你的事务中需要锁多个行,要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。 比如一个事务包含 3 个步骤:
- 从顾客 A 账户余额中扣除电影票价;
- 给影院 B 的账户余额增加这张电影票价; – 注意该行锁
- 记录一条交易日志。 那么在开发的时候顺序应该为 3->1->2 ,能最大程度地减少了事务之间的锁等待,提升了并发度。
死锁和死锁检测
当并发系统中不同线程出现循环资源依赖,涉及的线程都在等待别的线程释放资源时,就会导致这几个线程都进入无限等待的状态,称为死锁。如图举例(行锁):
当出现死锁以后,有两种策略:
- 一种策略是,直接进入等待,直到超时。这个超时时间可以通过参数 innodb_lock_wait_timeout 来设置。
- 另一种策略是,发起死锁检测,发现死锁后,主动回滚死锁链条中的某一个事务,让其他事务得以继续执行。将参数
innodb_deadlock_detect
设置为 on,表示开启这个逻辑。
在 InnoDB 中,innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s,意味着如果采用第一个策略,当出现死锁以后,第一个被锁住的线程要过 50s 才会超时退出,然后其他线程才有可能继续执行。也不能直接把这个时间设置成一个很小的值,因为简单的锁等待会被误伤。
所以,正常情况下我们还是要采用第二种策略,即:主动死锁检测,而且 innodb_deadlock_detect 的默认值本身就是 on。主动死锁检测在发生死锁的时候,是能够快速发现并进行处理的,但是它也是有额外负担的,需要查看当前所依赖的线程有没有被别人锁住才能判断。
问题来了:每个新来的被堵住的线程,都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁,这是一个时间复杂度是 O(n) 的操作。假设有 1000 个并发线程要同时更新同一行,那么死锁检测操作就是 100 万这个量级的。虽然最终检测的结果是没有死锁,但是这期间要消耗大量的 CPU 资源。因此,你就会看到 CPU 利用率很高,但是每秒却执行不了几个事务。
怎么解决由这种热点行更新导致的性能问题呢?
问题的症结在于,死锁检测要耗费大量的 CPU 资源。
**一种头痛医头的方法,就是如果你能确保这个业务一定不会出现死锁,可以临时把死锁检测关掉。**但是这种操作本身带有一定的风险,因为业务设计的时候一般不会把死锁当做一个严重错误,毕竟出现死锁了,就回滚,然后通过业务重试一般就没问题了,这是业务无损的。而关掉死锁检测意味着可能会出现大量的超时,这是业务有损的。
**另一个思路是控制并发度。**考虑多客户端,这个并发控制要做在数据库服务端。如果你有中间件,可以考虑在中间件实现;如果你的团队有能修改 MySQL 源码的人,也可以做在 MySQL 里面。基本思路就是,对于相同行的更新,在进入引擎之前排队。这样在 InnoDB 内部就不会有大量的死锁检测工作了。
如果团队里暂时没有数据库方面的专家,不能实现这样的方案,能不能从设计上优化这个问题呢?
你可以考虑通过将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。还是以影院账户为例,可以考虑放在多条记录上,比如 10 个记录,影院的账户总额等于这 10 个记录的值的总和。这样每次要给影院账户加金额的时候,随机选其中一条记录来加。这样每次冲突概率变成原来的 1/10,可以减少锁等待个数,也就减少了死锁检测的 CPU 消耗。
这个方案看上去是无损的,但其实这类方案需要根据业务逻辑做详细设计。如果账户余额可能会减少,比如退票逻辑,那么这时候就需要考虑当一部分行记录变成 0 的时候,代码要有特殊处理。