MySQL运维与监控之：`MySQL`的`lock wait timeout`：如何处理长时间的锁等待。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

MySQL运维与监控之：MySQL的lock wait timeout：如何处理长时间的锁等待

大家好，今天我们来聊聊MySQL运维中一个非常重要的方面：锁等待超时（lock wait timeout）。在并发环境下，锁是保证数据一致性的关键机制。但如果锁等待时间过长，就会阻塞线程，影响应用性能，甚至导致服务崩溃。因此，理解和有效处理MySQL的lock wait timeout至关重要。

1. 什么是Lock Wait Timeout？

Lock Wait Timeout是指当一个事务尝试获取一个已被其他事务持有的锁时，允许等待的最长时间。如果在指定时间内仍未获得锁，MySQL会抛出一个错误（ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction），并终止该事务。

innodb_lock_wait_timeout 是控制这个等待时间的系统变量。默认值通常是50秒，单位是秒。

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_lock_wait_timeout';

2. 为什么会出现长时间的锁等待？

长时间的锁等待通常是由以下原因造成的：

长时间运行的事务： 事务持有锁的时间过长，例如执行了复杂的SQL查询或长时间的数据处理。
死锁： 两个或多个事务相互等待对方释放锁，形成循环依赖。
热点数据竞争： 多个事务同时尝试修改同一行或同一组数据，导致锁竞争激烈。
不合理的索引设计： 导致扫描范围过大，增加锁的范围。
阻塞： 由于其他资源限制（例如磁盘I/O或CPU），事务无法及时释放锁。

3. 如何诊断长时间的锁等待？

诊断长时间的锁等待需要结合多种工具和技术：

错误日志： MySQL错误日志会记录lock wait timeout的错误信息，这是排查问题的起点。
SHOW ENGINE INNODB STATUS： 这个命令可以提供InnoDB存储引擎的详细状态信息，包括锁的信息、事务信息等。
Performance Schema： MySQL 5.6及以上版本提供的Performance Schema，可以收集更细粒度的性能数据，包括锁等待事件。
Processlist： SHOW PROCESSLIST 命令可以查看当前MySQL服务器上正在执行的线程，包括线程的状态、执行的SQL语句等。结合KILL 命令可以终止长时间阻塞的线程。

3.1 使用SHOW ENGINE INNODB STATUS 诊断锁等待

SHOW ENGINE INNODB STATUS 命令输出的信息非常丰富，但我们可以关注以下几个关键部分：

TRANSACTIONS: 这部分显示了当前正在运行的事务的信息，包括事务ID、状态、持有的锁等。
LATEST DETECTED DEADLOCK: 如果发生了死锁，这部分会显示死锁的详细信息，包括涉及的事务、SQL语句、锁等。
FILE I/O: 这部分显示了InnoDB的I/O活动，可以帮助判断是否存在I/O瓶颈。

SHOW ENGINE INNODB STATUSG

在 SHOW ENGINE INNODB STATUS 的输出中，找到 TRANSACTIONS 部分，查看是否有长时间运行的事务。关注 waiting for lock 和 lock_age 这两个字段。 lock_age 表示该事务等待锁的时间。

3.2 使用Performance Schema 诊断锁等待

首先，确保Performance Schema已经启用。

SELECT NAME, ENABLED FROM performance_schema.setup_instruments WHERE NAME LIKE '%lock%';
SELECT NAME, ENABLED FROM performance_schema.setup_consumers WHERE NAME LIKE '%lock%';

如果未启用，需要手动启用：

UPDATE performance_schema.setup_instruments SET ENABLED = 'YES' WHERE NAME LIKE '%lock%';
UPDATE performance_schema.setup_consumers SET ENABLED = 'YES' WHERE NAME LIKE '%lock%';
FLUSH INSTRUMENTS;

然后，可以使用以下SQL查询来查看锁等待事件：

SELECT
    event_name,
    OBJECT_SCHEMA,
    OBJECT_NAME,
    index_name,
    COUNT_STAR,
    SUM_TIMER_WAIT,
    MIN_TIMER_WAIT,
    AVG_TIMER_WAIT,
    MAX_TIMER_WAIT
FROM performance_schema.events_waits_summary_global_by_event_name
WHERE event_name LIKE 'wait/lock/table/%'
ORDER BY SUM_TIMER_WAIT DESC
LIMIT 10;

这个查询会显示等待锁事件的统计信息，包括事件名称、对象（表）名、等待次数、总等待时间等。通过这些信息，可以找到锁竞争最激烈的表和索引。

还可以查询当前正在等待锁的事务：

SELECT
    r.trx_id waiting_trx_id,
    r.trx_mysql_thread_id waiting_thread,
    r.trx_query waiting_query,
    b.trx_id blocking_trx_id,
    b.trx_mysql_thread_id blocking_thread,
    b.trx_query blocking_query
FROM       information_schema.innodb_lock_waits w
INNER JOIN information_schema.innodb_trx r
ON r.trx_id = w.requesting_trx_id
INNER JOIN information_schema.innodb_trx b
ON b.trx_id = w.blocking_trx_id;

这个查询会显示等待锁的事务ID、线程ID、SQL语句，以及持有锁的事务ID、线程ID、SQL语句。

3.3 使用Processlist 诊断

SHOW PROCESSLIST;

查看 State 列，如果显示 Waiting for table metadata lock 或者其他与锁相关的状态，则表示该线程正在等待锁。 Info 列显示了该线程正在执行的SQL语句，可以帮助判断是否是长时间运行的SQL语句导致了锁等待。

4. 如何解决长时间的锁等待？

解决长时间的锁等待需要从多个方面入手：

优化SQL语句： 优化SQL语句可以减少事务的执行时间，从而减少锁的持有时间。可以通过 EXPLAIN 命令分析SQL语句的执行计划，找出性能瓶颈。避免全表扫描，使用索引优化查询。
减小事务范围： 尽量将大的事务分解成小的事务，减少锁的持有时间。如果业务允许，可以考虑使用乐观锁来代替悲观锁。
优化索引设计： 合理的索引设计可以减少扫描范围，从而减少锁的范围。确保索引覆盖查询所需的字段，避免回表查询。
避免死锁： 保持事务的锁获取顺序一致，避免循环依赖。设置合理的 innodb_lock_wait_timeout 值，防止死锁长时间阻塞。应用程序中捕获死锁异常，并进行重试。
监控和报警： 建立完善的监控和报警机制，及时发现和处理锁等待问题。监控关键指标，例如锁等待时间、死锁发生次数等。
升级硬件： 如果硬件资源不足，可以考虑升级硬件，例如增加内存、提升CPU性能、使用SSD等。

5. 具体的优化措施示例

5.1 优化SQL语句

假设有一个查询语句如下：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 123 AND order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31';

如果 customer_id 和 order_date 没有索引，这个查询会进行全表扫描，导致锁的范围很大。可以创建联合索引来优化这个查询：

ALTER TABLE orders ADD INDEX idx_customer_order_date (customer_id, order_date);

如果只需要查询特定的字段，可以只查询需要的字段，避免 SELECT *：

SELECT order_id, order_date FROM orders WHERE customer_id = 123 AND order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31';

5.2 减小事务范围

假设有一个事务需要更新多个表的数据：

START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE orders SET status = 'PAID' WHERE order_id = 1;
UPDATE inventory SET quantity = quantity - 1 WHERE product_id = 1;
COMMIT;

如果这些更新操作可以独立进行，可以将其分解成多个小的事务，减少锁的持有时间。或者考虑使用消息队列来异步处理这些更新操作。

5.3 避免死锁

假设有两个事务：

事务 1：

START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE orders SET status = 'PAID' WHERE order_id = 1;
COMMIT;

事务 2：

START TRANSACTION;
UPDATE orders SET status = 'SHIPPED' WHERE order_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 1;
COMMIT;

如果事务 1 先获取了 accounts 表的锁，然后尝试获取 orders 表的锁，而事务 2 先获取了 orders 表的锁，然后尝试获取 accounts 表的锁，就会发生死锁。为了避免死锁，可以保持事务的锁获取顺序一致：

事务 1：

START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE orders SET status = 'PAID' WHERE order_id = 1;
COMMIT;

事务 2：

START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE orders SET status = 'SHIPPED' WHERE order_id = 1;
COMMIT;

或者：

事务 1：

START TRANSACTION;
UPDATE orders SET status = 'PAID' WHERE order_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
COMMIT;

事务 2：

START TRANSACTION;
UPDATE orders SET status = 'SHIPPED' WHERE order_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 1;
COMMIT;

5.4 示例代码：使用乐观锁

import mysql.connector

def update_product_quantity(product_id, quantity_to_subtract):
    try:
        mydb = mysql.connector.connect(
            host="localhost",
            user="youruser",
            password="yourpassword",
            database="yourdatabase"
        )
        mycursor = mydb.cursor()

        # 1. Read the current quantity and version
        sql = "SELECT quantity, version FROM products WHERE product_id = %s"
        val = (product_id,)
        mycursor.execute(sql, val)
        result = mycursor.fetchone()

        if not result:
            print("Product not found")
            return False

        current_quantity, current_version = result

        if current_quantity < quantity_to_subtract:
            print("Insufficient quantity")
            return False

        # 2. Calculate the new quantity and increment the version
        new_quantity = current_quantity - quantity_to_subtract
        new_version = current_version + 1

        # 3. Attempt to update the quantity only if the version hasn't changed
        sql = "UPDATE products SET quantity = %s, version = %s WHERE product_id = %s AND version = %s"
        val = (new_quantity, new_version, product_id, current_version)
        mycursor.execute(sql, val)
        mydb.commit()

        if mycursor.rowcount == 0:
            print("Update failed due to concurrent modification. Retrying...")
            # Recursive retry (with a limited number of retries in a real-world scenario)
            return update_product_quantity(product_id, quantity_to_subtract)
        else:
            print("Quantity updated successfully")
            return True

    except mysql.connector.Error as e:
        print("Error: ", e)
        return False
    finally:
        if mydb.is_connected():
            mycursor.close()
            mydb.close()

# Example usage
product_id = 1
quantity_to_subtract = 5
update_product_quantity(product_id, quantity_to_subtract)

在这个例子中，version 字段充当了乐观锁。在更新数据之前，先读取数据的版本号，然后在更新时，将当前版本号与数据库中的版本号进行比较。如果版本号一致，则更新成功；否则，表示数据已经被其他事务修改，需要重新尝试。这种方式可以避免长时间的锁等待，但需要应用程序处理并发冲突。

6. 监控和报警

可以使用各种监控工具（例如 Prometheus、Grafana、Zabbix等）来监控MySQL的性能指标，包括锁等待时间、死锁发生次数等。设置合理的报警阈值，及时发现和处理锁等待问题。

例如，可以使用Prometheus来收集MySQL的锁等待时间：

# prometheus.yml
scrape_configs:
  - job_name: 'mysql'
    static_configs:
      - targets: ['your_mysql_host:9104'] # Replace with your MySQL exporter address

#  Add MySQL exporter (e.g., using mysqld_exporter)
#  Install mysqld_exporter:  https://github.com/prometheus/mysqld_exporter
#  Configure mysqld_exporter to connect to your MySQL instance

然后，在Grafana中创建一个面板来显示锁等待时间：

# Grafana Panel Configuration
Panel Title: MySQL Lock Wait Time

Query:
  data source: Prometheus
  query:  increase(mysql_global_status_lock_time_seconds_total[5m])
  legend format: Lock Wait Time

7. 调整 innodb_lock_wait_timeout 的策略

虽然可以通过调整 innodb_lock_wait_timeout 来避免长时间的阻塞，但需要谨慎操作。

增加 innodb_lock_wait_timeout： 增加这个值可以允许事务等待更长的时间，从而减少因锁等待超时而导致的事务回滚。但这可能会导致其他事务阻塞更长时间，影响整体性能。适用于偶尔出现锁等待的情况，并且可以接受一定的延迟。
减小 innodb_lock_wait_timeout： 减小这个值可以更快地释放锁，从而减少其他事务的阻塞时间。但这可能会导致更多的事务因锁等待超时而回滚，增加应用程序的重试次数。适用于对响应时间要求较高的场景，并且可以接受一定的事务失败率。

8. 总结

长时间的锁等待是MySQL运维中常见的问题，需要通过多种工具和技术进行诊断和解决。通过优化SQL语句、减小事务范围、优化索引设计、避免死锁等措施，可以有效地减少锁等待时间，提升应用性能。建立完善的监控和报警机制，可以及时发现和处理锁等待问题。合理调整 innodb_lock_wait_timeout 值，可以在一定程度上缓解锁等待问题，但需要根据实际情况进行权衡。

优化锁等待的措施，需要综合考量

解决MySQL锁等待问题不是一蹴而就的，需要根据实际情况，综合考虑各种因素，采取合适的措施。没有一种万能的解决方案，只有最适合特定场景的方案。持续监控和优化，才能保证MySQL数据库的稳定性和性能。

MySQL运维与监控之：MySQL的lock wait timeout：如何处理长时间的锁等待

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