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针对MYSQL MyISAM锁表Waiting for table level lock的解决方法

文章来源:365jz.com     点击数:146    更新时间:2021-04-24 22:31   参与评论

最近一段时间处理了较多锁的问题,包括锁等待导致业务连接堆积或超时,死锁导致业务失败等,这类问题对业务可能会造成严重的影响,没有处理经验的用户往往无从下手。下面将从整个数据库设计,开发,运维阶段介绍如何避免锁问题的发生,提供一些最佳实践供读者参考。

最近服务器上经常出现mySQL进程占CPU100%的情况,使用show processlist命令后,看到出现了很多状态为LOCKED的sql。使用show status like 'table%'检查Table_locks_immediate和Table_locks_waited,发现Table_locks_waited偏 大。出问题的表是MyISAM,分析大概是MyISAM的锁表导致。

MyISAM适合于读频率远大于写频率这一情况。而我目前的应用可能会出现在某一时段读写频率相当。大致如下:

  • 一个客户端发出需要长时间运行的SELECT

  • 其他客户端在同一个表上发出INSERT或者UPDATE,这个客户将等待SELECT完成

  • 另一个客户在同一个表上发出另一个SELECT;因UPDATE或INSERT比SELECT有更高有优先级,该SELECT将等待UPDATE或INSERT完成,也将等待第一个SELECT完成

也就是说对MyISAM表的读操作,不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求;对 MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作;MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!

 

解决方案大概有如下几种:

  1. MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。

  • 0 不允许并发操作

  • 1 如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被***的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。

  • 2 无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录

  1. 使用--low-priority-updates启用mysqld。这将给所有更新(修改)一个表的语句以比SELECT语句低的优先级。在这种情况下,在先前情形的最后的SELECT语句将在INSERT语句前执行。

  2. 为max_write_lock_count设置一个低值,使得在一定数量的WRITE锁定后,给出READ锁定

  3. 使用LOW_PRIORITY属性给于一个特定的INSERT,UPDATE或DELETE较低的优先级

  4. 使用HIGH_PRIORITY属性给于一个特定的SELECT

  5. 使用INSERT DELAYED语句




设计阶段

在数据库设计阶段,引擎选择和索引设计不当可能导致后期业务上线后出现较为严重的锁或者死锁问题。

1. 表引擎选择使用myisam,引发table level lock wait。

从5.5版本开始,MySQL官方就把默认引擎由myisam转为innodb,这两种引擎的主要区别:

由于myisam引擎只支持table lock,在使用myisam引擎表过程中,当数据库中出现执行时间较长的查询后就会堵塞该表上的更新动作,所以经常会碰到线程会话处于表级锁等待(Waiting for table level lock)的情况,严重的情况下会出现由于实例连接数被占满而应用无法正常连接的情况

从上述的案例中可以看到,t_myisam表为myisam存储引擎,当该表上有执行时间较长的查询语句在执行的时候,该表上其他的更新全被堵塞住了,这个时候应用或者数据库的连接很快耗完,导致应用请求失败。这个时候快速的恢复方法为将线程id:111 kill掉即可(可以执行show processlist查看到当前数据库所有连接状态)。另外myisam存储引擎的表索引在实例异常关闭的情况下会导致索引损坏,这个时候必须要对表进行repair操作,该操作同样会阻塞该表上的所有请求。

2. 表索引设计不当,导致数据库出现死锁。

索引设计是数据库设计非常重要的一环,不仅仅关系到后续业务的性能,如果设计不当还可导致业务上的死锁。

MySQL官方也已经确认了此bug:77209,解决方法有两种:

  • 加test_id + group_id的组合索引,这样就可以避免掉index merge;

  • 将优化器的index merge优化关闭。

开发阶段

事务处理时间过长,导致并发出现锁等待。

并发事务处理在数据库中经常看到的应用场景,在这种场景下,需要避免大事务,长事务,复杂事务导致事务在数据库中的运行时间加长,事务时间变长则导致事务中锁的持有时间变长,影响整体的数据库吞吐量。

问题排查

1. 通过show processlist确定出现锁等待的线程以及SQL信息:
2. 通过innodb的information_Schema数据库中的锁等待以及事务试图,查出相关的锁信息:
3. 从提前打开数据库的general log中查找到上述被blcok 的update语句在日志中的位置,发现了update被blcok的根本原因: 日志中有两条不同的SQL同时并发更新同一条记录,所以后更新的SQL会等待前更新的SQL,如果SQL1所在的事务1直没有提交,那么事务2将会一直等待,这样就出现上述updating的状态

维护阶段

DDL操作被大查询block。

当应用上线进入维护阶段,则开始会有较多的数据库变更操作,比如:添加字段,添加索引等操作,这一类操作导致的锁故障也是非常频繁的,下面将会介绍一则案例,一个DDL操作被查询block,导致数据库连接堆积:

  1. Query |6 | User sleep                       | select id ,sleep(50) from t

  2. Query |4 | Waiting for table metadata lock  | alter table t add column gmt_create datetime

  3. Query |2 | Waiting for table metadata lock  | select * from t where id=1

  4. Query |1 | Waiting for table metadata lock  | select * from t where id=2

  5. Query |1 | Waiting for table metadata lock  | update t set id =2 where id=1

Metadata lock wait 的含义:为了在并发环境下维护表元数据的数据一致性,在表上有活动事务(显式或隐式)的时候,不可以对元数据进行写入操作。因此 MySQL 引入了 metadata lock ,来保护表的元数据信息。因此在对表进行上述操作时,如果表上有活动事务(未提交或回滚),请求写入的会话会等待在 Metadata lock wait。

导致 Metadata lock wait 等待的常见因素包括:活动事务,当前有对表的长时间查询,显示或者隐式开启事务后未提交或回滚,比如查询完成后未提交或者回滚,表上有失败的查询事务等。

上述案例中,查询,更新和DDL操作的线程状态都为Waiting for table metadata lock,对表t的操作全部被阻塞,前端源源不断的请求到达数据库,这个时候数据库的连接很容易被打满,那我们来分析一下为什么有这这些锁等待:

  • alter 操作的锁等待:由于在表t上做了一个添加字段的操作,该操作会在结束前对表获取一个metadata lock,但是该表上已经有一个查询一直未结束,导致metadata lock一直获取不到,所以添加字段操作只能等待查询结束,这就解释了alter操作为什么状态为Waiting for table metadata lock。

  • 查询和更新的锁等待:由于前面进行的alter操作已经在T表上试图获取metadata lock,所以后续对表T的的查询和更新操作在获取metadata lock的时候会被alter操作所阻塞,进而导致这些线程状态为Waiting for table metadata lock。

解决办法则是将线程6 kill 掉即可,更加友好的方式为:控制session会话等待meta data lock的超时时间,执行DDL操作前,set session lock_wait_timeout = 10 //可根据需要设置,即使改session获取不到meta data lock 锁,最多也就阻塞数据库10秒钟,10秒钟之后,会话将自动超时退出,而后面的DML将能够继续得到执行,从而有效的降低了因为meta data lock而导致的数据库表的死锁的风险。

总结

锁问题是非常常见的问题,需要我们在数据库开发、设计、管理的各个阶段都需要注意,防范未然,做到心中有数。

设计开发阶段:
  1. 表设计要避免使用myisam存储引擎,改用innodb引擎;

  2. 为SQL创建合适的索引,避免多个单列索引执行出错;

  3. 避免大事务,长事务,复杂事务导致事务在数据库中的运行时间加长。

管理运维阶段:
  1. 在业务低峰期执行上述操作,比如创建删除索引;

  2. 在结构变更前,观察数据库中是否存在长时间运行的SQL,未提交的事务;

  3. 结构变更期间,监控数据库的线程状态是否存在lock wait。


并发插入(Concurrent Inserts)


上文提到过MyISAM表的读和写是串行的,但这是就总体而言的。在一定条件下,MyISAM表也支持查询和插入操作的并发进行。


MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。


当concurrent_insert设置为0时,不允许并发插入。


当concurrent_insert设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被删除的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。


当concurrent_insert设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。


在如表20-4所示的例子中,session_1获得了一个表的READ LOCAL锁,该线程可以对表进行查询操作,但不能对表进行更新操作;其他的线程(session_2),虽然不能对表进行删除和更新操作,但却可以对该表进行并发插入操作,这里假设该表中间不存在空洞。


可以利用MyISAM存储引擎的并发插入特性,来解决应用中对同一表查询和插入的锁争用。例如,将concurrent_insert系统变量设为2,总是允许并发插入;同时,通过定期在系统空闲时段执行 OPTIMIZE TABLE语句来整理空间碎片,收回因删除记录而产生的中间空洞。有关OPTIMIZE TABLE语句的详细介绍,可以参见第18章中“两个简单实用的优化方法”一节的内容。


MyISAM的锁调度


前面讲过,MyISAM存储引擎的读锁和写锁是互斥的,读写操作是串行的。那么,一个进程请求某个 MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁,MySQL如何处理呢?答案是写进程先获得锁。不仅如此,即使读请求先到锁等待队列,写请求后到,写锁也会插到读锁请求之前!这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因,因为,大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁,从而可能永远阻塞。这种情况有时可能会变得非常糟糕!幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM 的调度行为。


通过指定启动参数low-priority-updates,使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。


通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1,使该连接发出的更新请求优先级降低。


通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性,降低该语句的优先级。


虽然上面3种方法都是要么更新优先,要么查询优先的方法,但还是可以用其来解决查询相对重要的应用(如用户登录系统)中,读锁等待严重的问题。


另外,MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突,即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值,当一个表的读锁达到这个值后,MySQL就暂时将写请求的优先级降低,给读进程一定获得锁的机会。上面已经讨论了写优先调度机制带来的问题和解决办法。这里还要强调一点:一些需要长时间运行的查询操作,也会使写进程“饿死”!因此,应用中应尽量避免出现长时间运行的查询操作,不要总想用一条SELECT语句来解决问题,因为这种看似巧妙的SQL语句,往往比较复杂,执行时间较长,在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”,使每一步查询都能在较短时间完成,从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免,应尽量安排在数据库空闲时段执行,比如一些定期统计可以安排在夜间执行。


mysql中update的low_priority解决并发问题

在处理访客信息更新是遇到了大并发的问题,low_priority,低优先级,可以让并发没那么占CPU,对于低配VPS来说,作用还是很大的。
UPDATE [LOW_PRIORITY] tbl_name SET col_name1=expr1,col_name2=expr2,...

mysql中update用low_priority让update不锁定表

MySQL允许你改变语句调度的优先级,它可以使来自多个客户端的查询更好地协作,这样单个客户端就不会由于锁定而等待很长时间。改变优先级还可以确保特定类型的查询被处理得更快。这一部分讲解MySQL的默认的调度策略和可以用来影响这些策略的选项。它还谈到了并发性插入操作的使用和存储引擎锁定层次对客户端的并发性的影响。为了讨论的方便,我们把执行检索(SELECT)的客户端称为"读取者",把执行修改操作(DELETE、INSERT、REPLACE或UPDATE)的客户端称为"写入者"。

(在不要求实时的情况下,写入可以降低跟新插入操作的优先级,确保读的速度。当然,也有更好的方法来完成这个目的,主从,中间缓存,都可以。)

 

MySQL的默认的调度策略可用总结如下:

· 写入操作优先于读取操作。

· 对某张数据表的写入操作某一时刻只能发生一次,写入请求按照它们到达的次序来处理。

· 对某张数据表的多个读取操作可以同时地进行。

 

MyISAM和MEMORY存储引擎借助于数据表锁来实现这样的调度策略。当客户端访问某张表的时候,首先必须获取它的锁。当客户端完成对表的操作的时候,锁就会被解除。通过LOCK TABLES和UNLOCK TABLES语句来显式地获取或释放锁是可行的,但是在通常情况下,服务器的锁管理器会自动地在需要的时候获取锁,在不再需要的时候释放锁。获取的锁的类型依赖于客户端是写入还是读取操作。

对某张表进行写入操作的客户端必须拥有独占的(排他的)访问权的锁。操作在进行的过程中,该数据表处于不一致的(inconsistent)状态,因为数据记录在删除、添加或修改的时候,数据表上的索引也可能需要更新以相互匹配。这个数据表在变化的过程中,如果允许其它的客户端访问,会出现问题。非常明显,允许两个客户端同时写入一张数据表是不利的,因为这样的操作会很快使数据表中的信息成为一堆无用的垃圾。但是允许客户端读取变化之中的数据表也不好,因为正在读取的位置中的数据可能正在变化(修改),读取的结果可能不是真实的。

对某张表执行读取操作的客户端必须获取一个锁,防止在读取的过程中,其它的客户端写入或改变表。但是这个锁不需要独占的访问权。读取操作不会改变数据,因此没有理由让某个读取者阻止其它的读取者访问这张表。因此读取锁允许其它的客户端在同一时刻读取这张表。

MySQL提供了几个语句调节符,允许你修改它的调度策略:

· LOW_PRIORITY关键字应用于DELETE、INSERT、LOAD DATA、REPLACE和UPDATE。

· HIGH_PRIORITY关键字应用于SELECT和INSERT语句。

· DELAYED关键字应用于INSERT和REPLACE语句。

LOW_PRIORITY和HIGH_PRIORITY调节符影响那些使用数据表锁的存储引擎(例如MyISAM和MEMORY)。DELAYED调节符作用于MyISAM和MEMORY数据表。

改变语句调度的优先级

LOW_PRIORITY关键字影响DELETE、INSERT、LOAD DATA、REPLACE和UPDATE语句的执行调度。通常情况下,某张数据表正在被读取的时候,如果有写入操作到达,那么写入者一直等待读取者完成操作(查询开始之后就不能中断,因此允许读取者完成操作)。如果写入者正在等待的时候,另一个读取操作到达了,该读取操作也会被阻塞(block),因为默认的调度策略是写入者优先于读取者。当第一个读取者完成操作的时候,写入者开始操作,并且直到该写入者完成操作,第二个读取者才开始操作。

如果写入操作是一个LOW_PRIORITY(低优先级)请求,那么系统就不会认为它的优先级高于读取操作。在这种情况下,如果写入者在等待的时候,第二个读取者到达了,那么就允许第二个读取者插到写入者之前。只有在没有其它的读取者的时候,才允许写入者开始操作。理论上,这种调度修改暗示着,可能存在LOW_PRIORITY写入操作永远被阻塞的情况。如果前面的读取操作在进行的过程中一直有其它的读取操作到达,那么新的请求都会插入到LOW_PRIORITY写入操作之前。

SELECT查询的HIGH_PRIORITY(高优先级)关键字也类似。它允许SELECT插入正在等待的写入操作之前,即使在正常情况下写入操作的优先级更高。另外一种影响是,高优先级的SELECT在正常的SELECT语句之前执行,因为这些语句会被写入操作阻塞。

如果你希望所有支持LOW_PRIORITY选项的语句都默认地按照低优先级来处理,那么请使用--low-priority-updates选项来启动服务器。通过使用INSERT HIGH_PRIORITY来把INSERT语句提高到正常的写入优先级,可以消除该选项对单个INSERT语句的影响。


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