07 | 行锁功过:怎么减少行锁对性能的影响?

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MySQL的行锁是引擎层自己实现的,但是MyISAM引擎不支持行锁,只能使用表锁,InnoDB支持行锁的,也是使用InnoDB代替MyISAM的主要原因之一。

从两阶段说起

image.png id是表t的主键,事务B的update语句执行是什么现象:

  • 事务B的update语句会被阻塞,直到事务A执行commit之后,事务B才能继续执行。
  • 事务A持有的两个记录的行锁,都是在commit之后才释放。

在InnoDB事务中,行锁是在需要的时候才加上,并不是不需要了就立即释放,而是要等到事务结束时才释放,这个就是两阶段锁协议。

如果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往后放。

用电影票在线交易业务为例

假设要实现一个电影票在线交易业务,顾客A要在影院B购买电影票,主要涉及到以下操作:

  • 1.从顾客A账户余额扣除电影票价;
  • 2.给影院B的账户余额增加这张电影票价;
  • 3.记录一条交易日志。
    如果同时有另外一个顾客C要在影院B买票,那么这两个事务冲突的主要是语句2了。因为要更新同一个影院账户的余额,需要修改同一行数据。

不论语句顺序如何,所有的操作需要的行锁都是在事务提交时才释放的,所以应该要把语句2安排在最后,比如按照3->1->2这样的顺序,那么影院账户余额这一行的锁时间就最少,最大程度减少了事务之间的锁等待,提高并发度

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。

image.png

事务 A 在等待事务 B 释放 id=2 的行锁,而事务B在等待事务A释放id=1的行锁。 事务A和事务B在互相等待对方的资源释放,就是进入了死锁状态。
当出现死锁以后,有两种策略:

  • 策略1: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。
  • 策略2: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。对于在线服务来说,这个等待时间往往是无法接受的。

但是,我们又不可能直接把这个时间设置成一个很小的值,比如 1s。这样当出现死锁的时候,确实很快就可以解开,但如果不是死锁,而是简单的锁等待呢?所以,超时时间设置太短的话,会出现很多误伤。

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(每当一个事务被锁的时候,就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住,如此循环,最后判断是否出现了循环等待,也就是死锁。)

如果是我们上面说到的所有事务都要更新同一行的场景呢?

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。

如何解决热点行更新导致的热点问题?

  • 方法1:假如确保这个业务不会出现死锁,那么可以临时把死锁检测关闭。这种操作有一定分风险。
  • 方法2:控制客户端并发度,限流
  • 方法3:从设计上优化,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。