MySQL死锁问题

前言

在日常开发中，我们经常会遇到数据库死锁问题。就像交通堵塞一样，当多个事务互相等待对方释放资源时，就形成了死锁。本文将围绕InnoDB存储引擎中的死锁问题，详细介绍相关概念、产生原因、典型场景以及解决方案。

相关概念

并发控制

并发控制（Concurrency Control）是数据库管理系统用于保证数据一致性的重要机制。

锁的类型

MySQL实现并发控制主要通过两种类型的锁：

• 共享锁（Shared Lock，S锁）：也叫读锁，允许多个事务同时读取同一资源
• 排他锁（Exclusive Lock，X锁）：也叫写锁，一个事务获取了写锁后，其他事务无法获取该资源的读锁或写锁

锁粒度

InnoDB存储引擎支持多种粒度的锁：

• 表锁：锁定整张表，开销小但并发度低
• 行锁：只锁定涉及的数据行，开销较大但并发度高
• 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录之间的间隙，防止幻读
• Next-Key Lock：行锁和间隙锁的组合

事务的特性

事务必须满足ACID特性：

• 原子性（Atomicity）：事务是不可分割的工作单位，要么全部执行，要么全部回滚
• 一致性（Consistency）：事务执行前后数据库必须保持一致状态
• 隔离性（Isolation）：事务执行过程中的中间状态对其他事务不可见
• 持久性（Durability）：事务一旦提交，其修改将永久保存在数据库中

事务隔离级别

MySQL支持四种事务隔离级别：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
READ UNCOMMITTED	可能	可能	可能
READ COMMITTED	不可能	可能	可能
REPEATABLE READ（默认）	不可能	不可能	可能
SERIALIZABLE	不可能	不可能	不可能

死锁的定义与危害

什么是死锁

死锁是指两个或多个事务在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。比如：

• 事务A持有资源1，等待资源2
• 事务B持有资源2，等待资源1 这样两个事务就陷入了互相等待的死锁状态。

死锁的危害

1. 事务无法完成，系统资源被长期占用
2. 降低系统性能和吞吐量
3. 可能引发连锁反应，导致更多事务被阻塞

死锁的典型场景

以下示例基于InnoDB存储引擎，隔离级别为REPEATABLE READ。

场景一：互相请求对方持有的锁

-- 准备数据
CREATE TABLE `test` (
  `id` int NOT NULL,
  `value` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;

INSERT INTO test VALUES (1, 10), (2, 20);

-- Session A
START TRANSACTION;
UPDATE test SET value = 11 WHERE id = 1;

-- Session B
START TRANSACTION;
UPDATE test SET value = 21 WHERE id = 2;

-- Session A
UPDATE test SET value = 12 WHERE id = 2;  -- 等待Session B释放锁

-- Session B
UPDATE test SET value = 22 WHERE id = 1;  -- 死锁发生

场景二：间隙锁导致的死锁

CREATE TABLE `orders` (
  `id` int NOT NULL,
  `status` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_status` (`status`)
) ENGINE=InnoDB;

-- Session A
START TRANSACTION;
SELECT * FROM orders WHERE status = 1 FOR UPDATE;

-- Session B
START TRANSACTION;
INSERT INTO orders VALUES (5, 1);  -- 被Session A的间隙锁阻塞

-- Session A
INSERT INTO orders VALUES (6, 1);  -- 死锁发生

死锁的预防和处理

预防措施

1. 按固定顺序访问表和行

   • 对多个表进行操作时，应该按照相同的顺序
   • 批量更新数据时，按主键或索引顺序进行更新

2. 合理设计事务

   • 保持事务尽量短小
   • 一次性锁定所需要的所有资源
   • 避免事务中的用户交互

3. 优化表结构和索引

   • 合理设计索引，避免全表扫描
   • 避免使用过多的锁定范围

4. 应用层优化

   • 使用乐观锁替代悲观锁
   • 适当的重试机制
   • 合理设置事务隔离级别

死锁检测和处理

InnoDB有两种处理死锁的方式：

1. 等待超时

   • 通过innodb_lock_wait_timeout参数设置
   • 默认值为50秒

2. 死锁检测

   • 通过innodb_deadlock_detect参数控制
   • 发现死锁后，会回滚代价较小的事务

-- 查看和设置等待超时时间
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_lock_wait_timeout';
SET GLOBAL innodb_lock_wait_timeout = 50;

-- 查看死锁检测状态
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_deadlock_detect';

总结

死锁是并发数据库系统中难以完全避免的问题。通过：

• 理解死锁产生的原因
• 采用合理的预防措施
• 正确配置数据库参数
• 优化应用程序设计

我们可以最大限度地减少死锁的发生，提高系统的可用性和性能。

参考资料

• 《高性能MySQL》第三版
• MySQL官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-deadlocks.html