怎麼解決MySQL死鎖問題（範例詳解）

推薦學習：

1、什麼是死鎖

死鎖是並行系統中常見的問題，同樣也會出現在資料庫MySQL的並行讀寫請求場景中。當兩個及以上的事務，雙方都在等待對方釋放已經持有的鎖或因為加鎖順序不一致造成迴圈等待鎖資源，就會出現「死鎖」。常見的報錯資訊為 Deadlock found when trying to get lock...。

舉例來說 A 事務持有 X1 鎖 ，申請 X2 鎖，B事務持有 X2 鎖，申請 X1 鎖。A 和 B 事務持有鎖並且申請對方持有的鎖進入迴圈等待，就造成了死鎖。

如上圖，是右側的四輛汽車資源請求產生了迴路現象，即死迴圈，導致了死鎖。

從死鎖的定義來看，MySQL 出現死鎖的幾個要素為：

1. 兩個或者兩個以上事務

2. 每個事務都已經持有鎖並且申請新的鎖

3. 鎖資源同時只能被同一個事務持有或者不相容

4. 事務之間因為持有鎖和申請鎖導致彼此迴圈等待

2、InnoDB 鎖型別

為了分析死鎖，我們有必要對 InnoDB 的鎖型別有一個瞭解。

MySQL InnoDB 引擎實現了標準的行級別鎖：共用鎖( S lock ) 和排他鎖 ( X lock )

1. 不同事務可以同時對同一行記錄加 S 鎖。

2. 如果一個事務對某一行記錄加 X 鎖，其他事務就不能加 S 鎖或者 X 鎖，從而導致鎖等待。

如果事務 T1 持有行 r 的 S 鎖，那麼另一個事務 T2 請求 r 的鎖時，會做如下處理:

1. T2 請求 S 鎖立即被允許，結果 T1 T2 都持有 r 行的 S 鎖

2. T2 請求 X 鎖不能被立即允許

如果 T1 持有 r 的 X 鎖，那麼 T2 請求 r 的 X、S 鎖都不能被立即允許，T2 必須等待 T1 釋放 X 鎖才可以，因為 X 鎖與任何的鎖都不相容。共用鎖和排他鎖的相容性如下所示：

2.1、間隙鎖( gap lock )

間隙鎖鎖住一個間隙以防止插入。假設索引列有2, 4, 8 三個值，如果對 4 加鎖，那麼也會同時對(2,4)和(4,8)這兩個間隙加鎖。其他事務無法插入索引值在這兩個間隙之間的記錄。但是，間隙鎖有個例外:

1. 如果索引列是唯一索引，那麼只會鎖住這條記錄(只加行鎖)，而不會鎖住間隙。

2. 對於聯合索引且是唯一索引，如果 where 條件只包括聯合索引的一部分，那麼依然會加間隙鎖。

2.2、next-key lock

next-key lock 實際上就是 行鎖+這條記錄前面的 gap lock 的組合。假設有索引值10,11,13和 20,那麼可能的 next-key lock 包括:

(負無窮,10],(10,11],(11,13],(13,20],(20,正無窮)

在 RR 隔離級別下，InnoDB 使用 next-key lock 主要是防止幻讀問題產生。

2.3、意向鎖( Intention lock )

InnoDB 為了支援多粒度的加鎖，允許行鎖和表鎖同時存在。為了支援在不同粒度上的加鎖操作，InnoDB 支援了額外的一種鎖方式，稱之為意向鎖( Intention Lock )。意向鎖是將鎖定的物件分為多個層次，意向鎖意味著事務希望在更細粒度上進行加鎖。意向鎖分為兩種:

1. 意向共用鎖( IS )：事務有意向對錶中的某些行加共用鎖

2. 意向排他鎖( IX )：事務有意向對錶中的某些行加排他鎖

由於 InnoDB 儲存引擎支援的是行級別的鎖，因此意向鎖其實不會阻塞除全表掃描以外的任何請求。表級意向鎖與行級鎖的相容性如下所示:

2.4、插入意向鎖( Insert Intention lock )

插入意向鎖是在插入一行記錄操作之前設定的一種間隙鎖，這個鎖釋放了一種插入方式的訊號，即多個事務在相同的索引間隙插入時如果不是插入間隙中相同的位置就不需要互相等待。假設某列有索引值2，6，只要兩個事務插入位置不同(如事務 A 插入3，事務 B 插入4)，那麼就可以同時插入。

2.5、鎖模式相容矩陣

橫向是已持有鎖，縱向是正在請求的鎖：

3、閱讀死鎖紀錄檔

在進行具體案例分析之前，咱們先了解下如何去讀懂死鎖紀錄檔，儘可能地使用死鎖紀錄檔裡面的資訊來幫助我們來解決死鎖問題。

後面測試用例的資料庫場景如下:MySQL 5.7 事務隔離級別為 RR

表結構和資料如下:

測試用例如下:

通過執行show engine innodb status 可以檢視到最近一次死鎖的紀錄檔。

3.1、紀錄檔分析如下:

1.***** (1) TRANSACTION: TRANSACTION 2322, ACTIVE 6 sec starting index read

事務號為2322，活躍 6秒，starting index read 表示事務狀態為根據索引讀取資料。常見的其他狀態有:

mysql tables in use 1 說明當前的事務使用一個表。

locked 1 表示表上有一個表鎖，對於 DML 語句為 LOCK_IX

LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 1136, 1 row lock(s)

LOCK WAIT 表示正在等待鎖，2 lock struct(s) 表示 trx->trx_locks 鎖連結串列的長度為2，每個連結串列節點代表該事務持有的一個鎖結構，包括表鎖，記錄鎖以及自增鎖等。本用例中 2locks 表示 IX 鎖和lock_mode X (Next-key lock)

1 row lock(s) 表示當前事務持有的行記錄鎖/ gap 鎖的個數。

MySQL thread id 37, OS thread handle 140445500716800, query id 1234 127.0.0.1 root updating

MySQL thread id 37 表示執行該事務的執行緒 ID 為 37 (即 show processlist; 展示的 ID )

delete from student where stuno=5 表示事務1正在執行的 sql，比較難受的事情是 show engine innodb status 是檢視不到完整的 sql 的，通常顯示當前正在等待鎖的 sql。

 ***** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 11 page no 5 n bits 72 index idx_stuno of table cw****.****student trx id 2322 lock_mode X waiting

RECORD LOCKS 表示記錄鎖， 此條內容表示事務 1 正在等待表 student 上的 idx_stuno 的 X 鎖，本案例中其實是 Next-Key Lock 。

事務2的 log 和上面分析類似:

2.***** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 11 page no 5 n bits 72 index idx_stuno of table cw****.****student trx id 2321 lock_mode X

顯示事務 2 的 insert into student(stuno,score) values(2,10) 持有了 a=5 的 Lock mode X

LOCK_gap，不過我們從紀錄檔裡面看不到事務2執行的 delete from student where stuno=5;

這點也是造成 DBA 僅僅根據紀錄檔難以分析死鎖的問題的根本原因。

3.***** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:

RECORD LOCKS space id 11 page no 5 n bits 72 index idx_stuno of table cw****.****student trx id 2321 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting

表示事務 2 的 insert 語句正在等待插入意向鎖 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting ( LOCK_X + LOCK_REC_gap )

4、經典案例分析

4.1、事務並行 insert 唯一鍵衝突

表結構和資料如下所示:

測試用例如下:

紀錄檔分析如下:

1. 事務 T2 insert into t7(id,a) values (26,10) 語句 insert 成功，持有 a=10 的 排他行鎖( Xlocks rec but no gap )

2. 事務 T1 insert into t7(id,a) values (30,10), 因為T2的第一條 insert 已經插入 a=10 的記錄,事務 T1 insert a=10 則發生唯一鍵衝突,需要申請對衝突的唯一索引加上S Next-key Lock( 即 lock mode S waiting ) 這是一個間隙鎖會申請鎖住(,10],(10,20]之間的 gap 區域。

3. 事務 T2 insert into t7(id,a) values (40，9)該語句插入的 a=9 的值在事務 T1 申請的 gap 鎖4-10之間， 故需事務 T2 的第二條 insert 語句要等待事務 T1 的 S-Next-key Lock 鎖釋放,在紀錄檔中顯示 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting 。

4.2、先 update 再 insert 的並行死鎖問題

表結構如下，無資料:

測試用例如下:

死鎖分析:
可以看到兩個事務 update 不存在的記錄，先後獲得間隙鎖( gap 鎖)，gap 鎖之間是相容的所以在update環節不會阻塞。兩者都持有 gap 鎖，然後去競爭插入意向鎖。當存在其他對談持有 gap 鎖的時候，當前對談申請不了插入意向鎖，導致死鎖。

5、如何儘可能避免死鎖

1. 合理的設計索引，區分度高的列放到組合索引前面，使業務 SQL 儘可能通過索引定位更少的行，減少鎖競爭。

2. 調整業務邏輯 SQL 執行順序， 避免 update/delete 長時間持有鎖的 SQL 在事務前面。

3. 避免大事務，儘量將大事務拆成多個小事務來處理，小事務發生鎖衝突的機率也更小。

4. 以固定的順序存取表和行。比如兩個更新資料的事務，事務 A 更新資料的順序為 1，2;事務 B 更新資料的順序為 2，1。這樣更可能會造成死鎖。

5. 在並行比較高的系統中，不要顯式加鎖，特別是是在事務裡顯式加鎖。如 select … for update 語句，如果是在事務裡（執行了 start transaction 或設定了autocommit 等於0）,那麼就會鎖定所查詢到的記錄。

6. 儘量按主鍵/索引去查詢記錄，範圍查詢增加了鎖衝突的可能性，也不要利用資料庫做一些額外額度計算工作。比如有的程式會用到 「select … where … order by rand();」這樣的語句，由於類似這樣的語句用不到索引，因此將導致整個表的資料都被鎖住。

7. 優化 SQL 和表設計，減少同時佔用太多資源的情況。比如說，減少連線的表，將複雜 SQL 分解為多個簡單的 SQL。

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