利用 pt-deadlock-logger 和 Performance Schema 追踪和分析线上高频死锁
大家好，今天我们来聊聊如何利用 pt-deadlock-logger 和 Performance Schema 来追踪和分析线上高频死锁。死锁是数据库系统中的一个常见问题，尤其在高并发场景下，更容易发生。如果死锁频繁发生，会导致系统性能下降，甚至影响业务的正常运行。因此，高效地追踪和分析死锁对于维护数据库系统的稳定至关重要。
1. 死锁基础知识回顾
首先，我们简单回顾一下死锁的概念。死锁是指两个或多个事务相互等待对方释放资源，导致所有事务都无法继续执行的状态。死锁产生的四个必要条件是：
- 互斥条件： 资源只能被一个事务占用。
- 占有且等待条件： 事务已经占有至少一个资源，但又请求新的资源，而新的资源被其他事务占用。
- 不可剥夺条件： 事务已经占有的资源，在未使用完之前，不能被其他事务强行剥夺。
- 循环等待条件： 存在一个事务的等待链，链中的每个事务都在等待下一个事务释放资源。
了解死锁的产生条件有助于我们更好地理解和分析死锁问题。
2. Performance Schema 介绍
Performance Schema 是 MySQL 5.5 引入的一个用于监控 MySQL Server 运行状态的特性。它收集了大量的服务器运行时的信息，包括线程、内存、锁、IO 等。我们可以通过查询 Performance Schema 中的表来获取这些信息，从而诊断性能问题。
与死锁相关的 Performance Schema 表主要包括：
events_statements_current：记录当前正在执行的语句的信息。events_statements_history：记录最近执行过的语句的信息。events_statements_history_long：记录更长时间执行过的语句的信息。events_transactions_current：记录当前正在执行的事务的信息。events_transactions_history：记录最近执行过的事务的信息。events_transactions_history_long：记录更长时间执行过的事务的信息。data_locks：记录当前存在的锁的信息。data_lock_waits：记录当前正在等待锁的事务的信息。
通过查询这些表，我们可以获取死锁发生时的相关信息，例如执行的 SQL 语句、事务 ID、锁信息等。
3. pt-deadlock-logger 介绍
pt-deadlock-logger 是 Percona Toolkit 中的一个工具，专门用于记录 MySQL 的死锁信息。它通过解析 MySQL 的错误日志来检测死锁，并将死锁信息记录到文件中。pt-deadlock-logger 的优点是能够自动检测死锁，并将死锁信息以可读的格式记录下来，方便我们进行分析。
4. pt-deadlock-logger 的安装和配置
首先，我们需要安装 Percona Toolkit。安装方式取决于你的操作系统和包管理器。例如，在 Debian/Ubuntu 系统上，可以使用以下命令安装：
sudo apt-get update
sudo apt-get install percona-toolkit安装完成后，我们需要配置 pt-deadlock-logger。主要的配置选项包括：
--dest：指定死锁信息的输出文件。--mysql-host：指定 MySQL 服务器的地址。--mysql-port：指定 MySQL 服务器的端口。--mysql-user：指定 MySQL 服务器的用户名。--mysql-password：指定 MySQL 服务器的密码。--rotate：指定日志文件的轮转方式。--run-time：指定运行时间。
一个典型的 pt-deadlock-logger 启动命令如下：
pt-deadlock-logger --dest=/var/log/deadlocks.log --mysql-host=127.0.0.1 --mysql-port=3306 --mysql-user=root --mysql-password=your_password --rotate --run-time=3600这个命令会将死锁信息记录到 /var/log/deadlocks.log 文件中，每小时轮转一次日志，并运行 3600 秒。
5. 利用 pt-deadlock-logger 记录死锁信息
启动 pt-deadlock-logger 后，它会自动监听 MySQL 的错误日志，一旦发现死锁，就会将死锁信息记录到指定的日志文件中。死锁信息通常包含以下内容：
- 死锁发生的时间。
- 死锁涉及的事务 ID。
- 死锁涉及的 SQL 语句。
- 死锁涉及的锁信息。
- MySQL 错误日志的详细信息。
6. 利用 Performance Schema 分析死锁
虽然 pt-deadlock-logger 可以帮助我们记录死锁信息，但是它提供的信息比较有限。为了更深入地分析死锁，我们可以结合 Performance Schema。
当 pt-deadlock-logger 记录到死锁信息时，我们可以根据死锁发生的时间和事务 ID，到 Performance Schema 中查询相关的语句和锁信息。例如，我们可以使用以下 SQL 语句查询死锁涉及的语句：
SELECT
event_id,
thread_id,
TRUNCATE(timer_wait/1000000000000,6) AS duration,
sql_text
FROM performance_schema.events_statements_history_long
WHERE thread_id IN (SELECT thread_id FROM performance_schema.threads WHERE processlist_id IN (/* 从pt-deadlock-logger 获取死锁的processlist_id */))
AND event_name LIKE 'statement/%'
AND TRUNCATE(timer_wait/1000000000000,6) > 0
ORDER BY timer_wait DESC;这个 SQL 语句会查询 events_statements_history_long 表，找到与死锁相关的线程执行的 SQL 语句。通过分析这些 SQL 语句，我们可以找到导致死锁的原因。
我们还可以使用以下 SQL 语句查询死锁涉及的锁信息：
SELECT
OBJECT_SCHEMA,
OBJECT_NAME,
INDEX_NAME,
LOCK_TYPE,
LOCK_MODE,
LOCK_STATUS,
LOCK_DATA
FROM performance_schema.data_locks
WHERE ENGINE = 'InnoDB'
AND LOCK_STATUS != 'GRANTED'
AND THREAD_ID IN (SELECT thread_id FROM performance_schema.threads WHERE processlist_id IN (/* 从pt-deadlock-logger 获取死锁的processlist_id */));这个 SQL 语句会查询 data_locks 表，找到与死锁相关的锁信息。通过分析这些锁信息，我们可以了解死锁的锁竞争情况。
7. 案例分析
下面我们通过一个案例来演示如何利用 pt-deadlock-logger 和 Performance Schema 分析死锁。
假设我们的应用程序经常出现死锁，pt-deadlock-logger 记录的死锁信息如下：
2023-10-27T10:00:00 UTC - Deadlock found!
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 83881718, ACTIVE 0 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s)
MySQL thread id 123456, OS thread handle 12314523456, query id 123457 localhost user updating
UPDATE product SET stock = stock - 1 WHERE id = 123;
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 123456 n bits 72 index `PRIMARY` of table `db`.`product` trx id 83881718 lock_mode X locks rec but not gap waiting
*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 83881719, ACTIVE 0 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s)
MySQL thread id 123457, OS thread handle 12314523457, query id 123458 localhost user updating
UPDATE product SET stock = stock - 1 WHERE id = 456;
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 0 page no 123456 n bits 72 index `PRIMARY` of table `db`.`product` trx id 83881719 lock_mode X locks rec but not gap
*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 123457 n bits 72 index `PRIMARY` of table `db`.`product` trx id 83881719 lock_mode X locks rec but not gap waiting从死锁信息中我们可以看到，死锁涉及两个事务，分别执行了 UPDATE product SET stock = stock - 1 WHERE id = 123; 和 UPDATE product SET stock = stock - 1 WHERE id = 456; 两个 SQL 语句。两个事务都在更新 product 表的 stock 字段，并且都在等待对方释放锁。
根据 pt-deadlock-logger 提供的 thread id (123456, 123457)，我们可以到 Performance Schema 中查询更详细的信息。例如，我们可以使用以下 SQL 语句查询死锁涉及的语句：
SELECT
event_id,
thread_id,
TRUNCATE(timer_wait/1000000000000,6) AS duration,
sql_text
FROM performance_schema.events_statements_history_long
WHERE thread_id IN (123456, 123457)
AND event_name LIKE 'statement/%'
AND TRUNCATE(timer_wait/1000000000000,6) > 0
ORDER BY timer_wait DESC;通过查询结果，我们可以看到这两个事务还执行了其他 SQL 语句，例如查询商品信息、更新订单信息等。这些信息可以帮助我们更好地了解死锁发生时的上下文。
我们还可以使用以下 SQL 语句查询死锁涉及的锁信息：
SELECT
OBJECT_SCHEMA,
OBJECT_NAME,
INDEX_NAME,
LOCK_TYPE,
LOCK_MODE,
LOCK_STATUS,
LOCK_DATA
FROM performance_schema.data_locks
WHERE ENGINE = 'InnoDB'
AND LOCK_STATUS != 'GRANTED'
AND THREAD_ID IN (123456, 123457);通过查询结果，我们可以看到 product 表的 PRIMARY 索引上有两个锁，分别被两个事务持有，并且都在等待对方释放锁。
通过分析这些信息，我们可以得出结论：死锁是由于两个事务同时更新 product 表的 stock 字段，并且更新的顺序不同导致的。
8. 如何避免死锁
了解死锁的原因后，我们可以采取一些措施来避免死锁。常见的避免死锁的方法包括：
- 保持事务的短小： 尽量减少事务的执行时间，减少事务占用资源的时间，从而降低死锁的概率。
- 避免长时间持有锁： 尽量在使用完资源后立即释放锁，避免长时间持有锁，导致其他事务无法访问资源。
- 以相同的顺序访问资源： 如果多个事务需要访问相同的资源，应该以相同的顺序访问资源，避免循环等待。
- 使用较低的隔离级别： 较低的隔离级别可以减少锁的竞争，从而降低死锁的概率。但是，较低的隔离级别可能会导致数据不一致，需要根据实际情况进行权衡。
- 使用乐观锁： 乐观锁是一种无锁的并发控制机制，可以避免死锁的发生。但是，乐观锁需要应用程序进行额外的处理，例如版本控制和冲突解决。
- 设置死锁超时时间： 可以设置死锁超时时间，当事务等待锁的时间超过超时时间时，MySQL 会自动回滚事务，从而避免死锁。
- 合理设计索引： 索引的设计对锁的粒度有很大的影响，合理设计索引可以减少锁的范围，从而降低死锁的概率。
针对上面的案例，我们可以通过以下方法避免死锁：
- 保证更新
product表stock字段的顺序一致： 可以通过应用程序逻辑或者数据库约束来保证更新顺序一致，例如按照id的大小顺序更新。 - 使用乐观锁： 在
product表中添加一个版本号字段，每次更新stock字段时，同时更新版本号。在更新之前，先检查版本号是否与预期一致，如果不一致，则表示有其他事务已经更新了stock字段，需要重新获取数据并重试。
9. 工具使用的注意事项
- Performance Schema 开启： 确保 Performance Schema 已经开启，否则无法收集到相关信息。可以通过
SHOW GLOBAL VARIABLES LIKE 'performance_schema';命令查看是否开启，如果未开启，可以通过修改my.cnf文件，设置performance_schema=ON并重启 MySQL 服务。 - Performance Schema 配置： Performance Schema 默认只收集部分信息，需要根据实际需求配置需要收集的信息。例如，可以通过修改
setup_instruments和setup_consumers表来配置需要收集的事件和消费者。 pt-deadlock-logger权限： 确保pt-deadlock-logger有足够的权限读取 MySQL 错误日志。- 日志文件轮转： 定期轮转
pt-deadlock-logger的日志文件，避免日志文件过大。 - 监控
pt-deadlock-logger进程： 确保pt-deadlock-logger进程正常运行，可以通过监控工具监控进程状态。
10.总结
今天我们学习了如何利用 pt-deadlock-logger 和 Performance Schema 来追踪和分析线上高频死锁。通过 pt-deadlock-logger 我们可以自动记录死锁信息，通过 Performance Schema 我们可以查询更详细的死锁相关信息。结合两者，我们可以更深入地分析死锁的原因，并采取相应的措施来避免死锁的发生。
持续优化和监控
掌握这些工具和方法，能帮助我们快速定位死锁问题。持续优化数据库设计和监控死锁情况，是保证系统稳定性的关键。