MySQL高级讲座篇之：`sys schema`的锁等待分析：从系统视图中洞察并发冲突。

各位观众老爷，大家好！欢迎来到今天的MySQL高级讲座！今天咱们聊点刺激的：锁等待分析，以及如何利用sys schema这个神器来洞察并发冲突，让你的数据库性能蹭蹭往上涨！

一、锁：并发世界里的交通规则

想象一下，在一个热闹的十字路口，没有红绿灯，那会是什么景象？绝对是一场灾难！数据库也是一样，多个用户同时访问和修改数据，如果没有一套规则来协调，数据就会变得一团糟。而“锁”，就是数据库里的“红绿灯”，用来控制并发访问，保证数据的一致性和完整性。

简单来说，锁就是一种机制，当一个事务需要修改数据时，它会先获取一个锁，阻止其他事务同时修改相同的数据。事务完成后，再释放锁，让其他事务可以访问。

二、锁的种类：五花八门，各有用途

MySQL的锁种类繁多，但最常见的就那么几种：

• 共享锁 (Shared Lock, S Lock)： 多个事务可以同时持有，用于读取数据。就像图书馆里的书，很多人可以同时阅读，但不能同时修改。
• 排他锁 (Exclusive Lock, X Lock)： 只有一个事务可以持有，用于修改数据。就像你拿着笔在书上写字，其他人就不能同时写了。
• 表锁 (Table Lock)： 锁住整个表。粒度大，效率低，但简单粗暴，适用于特定场景。
• 行锁 (Row Lock)： 锁住表中的某一行。粒度小，并发度高，但开销也大。
• 意向锁 (Intention Lock)： 表明一个事务想要在某个表上使用行锁。分意向共享锁 (IS Lock) 和意向排他锁 (IX Lock)。

三、锁等待：并发冲突的信号

当一个事务想要获取一个锁，但这个锁已经被其他事务持有，那么这个事务就必须等待，这就是“锁等待”。锁等待是并发冲突的直接体现，长时间的锁等待会导致性能下降，甚至阻塞整个数据库。

四、sys schema：MySQL性能监控的利器

sys schema是MySQL 5.7.7版本引入的一个系统库，它提供了一系列视图和存储过程，可以帮助我们监控和分析MySQL的性能。sys schema的设计目标是简化性能监控和问题诊断，让DBA可以更方便地了解数据库的运行状态。

sys schema的底层数据来源于Performance Schema和Information Schema，但它对这些数据进行了封装和整理，提供了更易于理解和使用的视图。

五、sys schema中的锁等待相关视图：

sys schema中有很多视图可以帮助我们分析锁等待，其中最常用的包括：

视图名称	描述
x$wait_classes_global_current	显示当前等待事件的分类统计信息，可以按等待的类型（如IO、锁、CPU等）查看等待事件的数量和总时长。
x$waits_global_by_latency	按延迟对全局等待事件进行排序，可以查看哪些等待事件的延迟最高，从而找到性能瓶颈。
x$processlist	提供类似于SHOW PROCESSLIST的信息，但包含更多的性能相关数据，如等待时间、内存使用等。
x$innodb_lock_waits	显示InnoDB存储引擎中的锁等待信息，包括持有锁的事务和等待锁的事务。
x$schema_table_lock_waits	提供按表锁等待的统计信息，可以查看哪些表的锁等待最多。
x$user_summary_by_statement_latency	按用户统计语句的延迟，可以查看哪些用户的语句执行时间最长。
x$statements_with_runtimes_in_95th_percentile	显示执行时间在95th百分位的语句，可以找到执行时间较长的语句。
x$io_global_by_wait_by_bytes	按字节统计全局IO等待，可以查看哪些IO操作的等待最多。

六、锁等待分析实战：从sys schema中寻找线索

接下来，我们通过一些实际的例子，来看看如何利用sys schema来分析锁等待。

案例一：查找当前正在等待锁的事务

我们可以使用x$innodb_lock_waits视图来查找当前正在等待锁的事务。

SELECT
    r.trx_id AS waiting_trx_id,
    r.trx_started AS waiting_trx_started,
    r.trx_mysql_thread_id AS waiting_thread,
    r.trx_query AS waiting_query,
    b.trx_id AS blocking_trx_id,
    b.trx_started AS blocking_trx_started,
    b.trx_mysql_thread_id AS blocking_thread,
    b.trx_query AS blocking_query
FROM sys.x$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;

这条SQL语句会返回等待锁的事务ID、启动时间、线程ID、执行的SQL语句，以及持有锁的事务ID、启动时间、线程ID、执行的SQL语句。

通过分析这些信息，我们可以找到导致锁等待的罪魁祸首，并采取相应的措施。

案例二：查找锁等待时间最长的SQL语句

我们可以使用x$statements_with_runtimes_in_95th_percentile视图来查找锁等待时间最长的SQL语句。

SELECT
    query,
    exec_count,
    sum_latency,
    avg_latency,
    lock_time,
    rows_examined,
    db
FROM sys.x$statements_with_runtimes_in_95th_percentile
ORDER BY lock_time DESC
LIMIT 10;

这条SQL语句会返回锁等待时间最长的10条SQL语句，以及它们的执行次数、总延迟、平均延迟、锁等待时间、扫描的行数和数据库名。

通过分析这些信息，我们可以找到导致锁等待的SQL语句，并进行优化，例如：

• 优化SQL语句： 避免全表扫描，使用索引，减少锁的持有时间。
• 调整事务隔离级别： 降低事务隔离级别，减少锁的竞争。
• 拆分大事务： 将大事务拆分成多个小事务，减少锁的持有时间。
• 调整数据库参数： 调整innodb_lock_wait_timeout参数，控制锁等待的超时时间。

案例三：查看表级别的锁等待情况

我们可以使用x$schema_table_lock_waits视图来查看表级别的锁等待情况。

SELECT
    object_schema,
    object_name,
    sum_timer_wait,
    count_star,
    avg_timer_wait
FROM sys.x$schema_table_lock_waits
ORDER BY sum_timer_wait DESC
LIMIT 10;

这条SQL语句会返回锁等待时间最长的10个表，以及它们的总等待时间、等待次数和平均等待时间。

通过分析这些信息，我们可以找到锁等待最严重的表，并针对这些表进行优化，例如：

• 优化表结构： 减少表的冗余字段，优化索引。
• 优化SQL语句： 避免对锁等待严重的表进行全表扫描。
• 拆分表： 将锁等待严重的表拆分成多个小表，减少锁的竞争。

案例四：监控全局等待事件延迟

使用 x$waits_global_by_latency 视图可以监控全局等待事件的延迟情况，找出潜在的性能瓶颈。

SELECT event_name, event_count, total, avg_latency
FROM sys.x$waits_global_by_latency
ORDER BY total DESC
LIMIT 20;

这个查询会列出延迟最高的等待事件，例如 wait/io/file/innodb/innodb_data_file (InnoDB 数据文件 I/O 等待), wait/synch/mutex/innodb/lock_sys_mutex (InnoDB 锁系统互斥锁等待) 等。如果发现某个等待事件的延迟很高，就应该进一步调查其原因，例如磁盘 I/O 瓶颈、锁竞争等。

七、避免锁等待的常见策略

除了利用sys schema分析锁等待之外，我们还可以采取一些预防措施，避免锁等待的发生：

1. 尽量使用索引： 索引可以加快查询速度，减少锁的持有时间。
2. 避免长事务： 长事务会长时间持有锁，增加锁等待的可能性。
3. 减少锁的粒度： 尽量使用行锁，避免使用表锁。
4. 合理设置事务隔离级别： 根据业务需求选择合适的事务隔离级别，避免不必要的锁竞争。

5. 避免死锁： 死锁是指两个或多个事务相互等待对方释放锁，导致所有事务都无法继续执行。

   • 保持事务的简单性： 减少事务中涉及的资源数量，降低死锁发生的概率。
   • 以相同的顺序访问资源： 确保不同的事务以相同的顺序获取锁，可以避免循环依赖。
   • 设置锁等待超时时间： 使用innodb_lock_wait_timeout参数设置锁等待的超时时间，当事务等待锁的时间超过超时时间时，MySQL会自动回滚该事务，释放锁资源，从而避免死锁。
   • 使用死锁检测和回滚： MySQL会自动检测死锁，并选择一个事务进行回滚，释放锁资源，从而解除死锁。

八、一个死锁场景的例子和解决办法

假设有两个事务：

• 事务 A：
  1. 开始事务
  2. 更新表 users 中 id = 1 的记录
  3. 更新表 orders 中 user_id = 1 的记录
  4. 提交事务
• 事务 B：
  1. 开始事务
  2. 更新表 orders 中 user_id = 1 的记录
  3. 更新表 users 中 id = 1 的记录
  4. 提交事务

如果事务 A 和事务 B 同时执行，可能会发生死锁。事务 A 获得了 users 表中 id = 1 的记录的锁，然后尝试获取 orders 表中 user_id = 1 的记录的锁；同时，事务 B 获得了 orders 表中 user_id = 1 的记录的锁，然后尝试获取 users 表中 id = 1 的记录的锁。这样，事务 A 和事务 B 都在等待对方释放锁，导致死锁。

解决办法：

为了避免这个死锁，我们可以确保事务 A 和事务 B 以相同的顺序访问资源，例如：

• 修改事务 B：
  1. 开始事务
  2. 更新表 users 中 id = 1 的记录
  3. 更新表 orders 中 user_id = 1 的记录
  4. 提交事务

通过修改事务 B，使其先更新 users 表，再更新 orders 表，与事务 A 的执行顺序保持一致，可以避免死锁的发生。

九、总结

sys schema是MySQL性能监控和分析的强大工具，它可以帮助我们深入了解数据库的运行状态，发现潜在的性能瓶颈。通过分析sys schema中的锁等待相关视图，我们可以找到导致锁等待的事务和SQL语句，并采取相应的措施进行优化，提高数据库的并发性能。

记住，锁是并发控制的重要手段，但也是性能瓶颈的潜在来源。只有深入理解锁的机制，并善用sys schema等工具，才能在并发的世界里游刃有余！

好了，今天的讲座就到这里，感谢各位观众老爷的捧场！下次再见！