MySQL锁等待：Performance Schema 与 InnoDB 状态监控深入分析
大家好，今天我们来深入探讨 MySQL 中锁等待的问题，并学习如何利用 Performance Schema 和 InnoDB 状态监控来分析阻塞的根源。锁是数据库保证数据一致性的重要机制，但过度或不合理的锁使用会导致性能瓶颈，即锁等待。理解和诊断锁等待是优化 MySQL 性能的关键一步。
1. 锁的概念与类型
在开始分析之前，我们先回顾一下锁的基本概念和常见的锁类型：
- 锁的目的: 保护共享资源，防止并发访问导致数据不一致。
- 锁的粒度: 可以是表级锁、行级锁等。
- 锁的模式: 主要包括共享锁（Shared Lock，S Lock）和排他锁（Exclusive Lock，X Lock）。
| 锁类型 | 描述 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 共享锁 (S) | 允许多个事务同时持有，用于读取操作。多个事务可以同时读取同一资源，互不阻塞。 | 读多写少的场景，例如报表查询。 |
| 排他锁 (X) | 仅允许一个事务持有，用于写入操作。持有排他锁的事务可以独占资源进行修改，其他事务无法读取或写入该资源。 | 写操作频繁的场景，例如更新、删除操作。 |
| 意向锁 (IS/IX) | 是一种表级锁，用于在事务尝试获取行级锁之前，先在表上声明意图。IS 锁表示事务意图获取共享锁，IX 锁表示事务意图获取排他锁。意向锁的存在是为了避免表级锁与行级锁的冲突。 | 事务需要获取行级锁时。 |
| 自增锁 (AUTO-INC) | 是一种特殊的表级锁，用于保证自增列的唯一性。 | 使用自增列的表。 |
2. Performance Schema 简介与配置
Performance Schema 是 MySQL 5.5 引入的性能监控特性，提供了一系列表，用于记录服务器运行时的各种性能数据，包括锁等待信息。 使用 Performance Schema 前，需要确保其已启用，并且相关的 instrument 和 consumer 已经开启。
2.1 检查 Performance Schema 状态:
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 ENABLED 列的值为 NO，则需要手动启用。
2.2 启用 Performance Schema 组件:
-- 启用锁相关的 instrument
UPDATE performance_schema.setup_instruments SET ENABLED = 'YES' WHERE NAME LIKE '%lock%';
-- 启用锁相关的 consumer
UPDATE performance_schema.setup_consumers SET ENABLED = 'YES' WHERE NAME LIKE '%lock%';2.3 常用 Performance Schema 表:
| 表名 | 描述 |
|---|---|
events_waits_current |
记录当前正在发生的等待事件，包括锁等待。 |
events_waits_history |
记录最近发生的等待事件历史。 |
events_waits_history_long |
记录更长时间的等待事件历史，占用更多内存。 |
threads |
记录当前连接线程的信息，包括线程 ID、状态等。 |
table_handles |
记录表句柄的信息，用于关联锁等待事件与具体的表。 |
mutex_instances |
记录互斥锁的信息。 |
rwlock_instances |
记录读写锁的信息。 |
file_instances |
记录文件 I/O 的信息，如果锁等待与文件 I/O 相关，可以用于分析。 |
socket_instances |
记录网络连接的信息，如果锁等待与网络 I/O 相关，可以用于分析。 |
events_statements_current |
记录当前正在执行的 SQL 语句。 |
events_statements_history |
记录最近执行的 SQL 语句历史。 |
events_statements_history_long |
记录更长时间的 SQL 语句执行历史，占用更多内存。 |
global_variables |
记录 MySQL 的全局变量，例如 innodb_lock_wait_timeout，可以用于查看锁等待超时时间。 |
3. 利用 Performance Schema 分析锁等待
下面，我们通过几个示例来演示如何利用 Performance Schema 分析锁等待。
3.1 查找当前正在发生的锁等待:
SELECT
ewc.event_name,
ewc.object_name,
ewc.thread_id,
t.processlist_id,
t.processlist_user,
t.processlist_host,
t.processlist_db,
t.processlist_command,
t.processlist_time,
t.processlist_state,
t.processlist_info
FROM
performance_schema.events_waits_current ewc
JOIN
performance_schema.threads t ON ewc.thread_id = t.thread_id
WHERE
ewc.event_name LIKE 'wait/lock/%';这个查询会显示当前所有锁等待事件的信息，包括事件名称、对象名称、线程 ID、进程 ID、用户、主机、数据库、命令、等待时间、状态和 SQL 语句。event_name 列会显示锁的类型，例如 wait/lock/table/sql/handler 表示表级锁等待。object_name 列会显示等待锁的表名。processlist_info 列会显示导致锁等待的 SQL 语句。
3.2 查找导致锁等待的 SQL 语句:
SELECT
ews.event_name,
ews.object_name,
ews.source,
ews.sql_text
FROM
performance_schema.events_statements_current ews
JOIN
performance_schema.events_waits_current ewc ON ews.thread_id = ewc.thread_id
WHERE
ewc.event_name LIKE 'wait/lock/%';这个查询会显示导致锁等待的 SQL 语句。sql_text 列会显示具体的 SQL 语句。source 列会显示 SQL 语句的来源，例如存储过程、触发器等。
3.3 分析长时间锁等待:
SELECT
ews.event_name,
ews.object_name,
ews.source,
ews.sql_text,
ews.timer_wait/1000000000 as wait_seconds
FROM
performance_schema.events_statements_history ews
JOIN
performance_schema.events_waits_history ewc ON ews.thread_id = ewc.thread_id AND ews.event_id = ewc.event_id
WHERE
ewc.event_name LIKE 'wait/lock/%'
AND ews.timer_wait > 10000000000 -- 10 seconds
ORDER BY
ews.timer_wait DESC
LIMIT 10;这个查询会显示等待时间超过 10 秒的锁等待事件。timer_wait 列会显示等待的时间，单位是皮秒。wait_seconds 将等待时间转换为秒。
3.4 关联表句柄查找表名:
如果 events_waits_current 或 events_waits_history 表的 object_instance_begin 列有值，则表示锁等待与表相关。可以利用 table_handles 表查找表名。
SELECT
th.object_schema,
th.object_name
FROM
performance_schema.table_handles th
WHERE
th.object_instance_begin = '/* object_instance_begin 的值 */';将 /* object_instance_begin 的值 */ 替换为 events_waits_current 或 events_waits_history 表的 object_instance_begin 列的值。
3.5 死锁检测:
Performance Schema 本身不直接提供死锁检测功能，但可以结合 InnoDB 状态监控来分析死锁。 在Performance Schema中， 可以通过查看events_waits_current 表中的 event_name 和 object_name 列，以及相关的 SQL 语句，来初步判断是否存在死锁的可能性。 如果发现多个事务相互等待对方释放锁，则可能存在死锁。 更详细的死锁信息需要结合InnoDB状态日志来分析。
4. InnoDB 状态监控
InnoDB 存储引擎提供了更详细的锁信息和死锁检测功能。可以通过 SHOW ENGINE INNODB STATUS 命令查看 InnoDB 的状态。
4.1 查看 InnoDB 状态:
SHOW ENGINE INNODB STATUS;这个命令会显示 InnoDB 的各种状态信息，包括锁信息、事务信息、IO 信息等。
4.2 分析 InnoDB 状态输出:
在 InnoDB 状态输出中，需要关注以下几个部分：
- TRANSACTIONS: 记录当前正在执行的事务信息，包括事务 ID、锁等待信息、SQL 语句等。
- LOCKS: 记录当前 InnoDB 持有的锁信息，包括锁类型、锁模式、锁定的表和行等。
- LATEST DETECTED DEADLOCK: 记录最近一次检测到的死锁信息，包括参与死锁的事务 ID、SQL 语句和锁信息。
4.3 死锁分析:
如果在 InnoDB 状态输出中看到 LATEST DETECTED DEADLOCK 部分，则表示发生了死锁。 仔细分析死锁信息，可以找到导致死锁的 SQL 语句和锁信息。 例如：
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 239127, ACTIVE 10 sec inserting
mysql tables in use 1, locked tables 1
...
insert into t1 (id, a) values (1, 1);
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 58 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `test`.`t1` trx id 239127 lock_mode X locks rec but not gap waiting
*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 239128, ACTIVE 9 sec inserting
mysql tables in use 1, locked tables 1
...
insert into t1 (id, b) values (1, 2);
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 58 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `test`.`t1` trx id 239128 lock_mode X locks rec but not gap
*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 58 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `test`.`t1` trx id 239128 lock_mode X locks rec but not gap waiting这个例子显示了两个事务 239127 和 239128 之间发生了死锁。 事务 239127 正在等待事务 239128 释放表 test.t1 的主键上的排他锁，而事务 239128 也在等待事务 239127 释放相同的锁。
4.4 结合 Performance Schema 和 InnoDB 状态信息:
将 Performance Schema 和 InnoDB 状态信息结合起来分析，可以更全面地了解锁等待的根源。 例如，可以先通过 Performance Schema 找到长时间锁等待的 SQL 语句，然后通过 InnoDB 状态信息查看该 SQL 语句的锁信息和事务信息，从而判断是否存在死锁或者其他类型的锁等待。
5. 常见锁等待的原因与解决方案
分析出锁等待的根源后，就可以采取相应的措施来解决问题。 常见的锁等待原因包括：
- 长事务: 长时间运行的事务会持有锁，导致其他事务无法访问被锁定的资源。 解决方案: 尽量避免长事务，将大事务拆分成小事务。
- 热点行: 多个事务同时竞争同一行数据，导致锁冲突。 解决方案: 优化数据模型，减少对热点行的竞争。例如，可以引入缓存、分片等技术。
- 索引缺失: 缺少合适的索引会导致全表扫描，从而锁定大量数据。 解决方案: 创建合适的索引，优化查询语句。
- 锁升级: InnoDB 会根据实际情况自动进行锁升级，例如从行级锁升级到表级锁，从而导致更大的锁范围。 解决方案: 避免锁升级，例如可以通过
SELECT ... FOR UPDATE显式地获取行级锁。 - 死锁: 多个事务相互等待对方释放锁，导致死锁。 解决方案: 优化事务逻辑，避免循环依赖，设置合理的锁等待超时时间。
- 不合理的 SQL 语句: 例如，在循环中执行 SQL 语句，或者使用低效的 SQL 语句，都会导致锁等待。 解决方案: 优化 SQL 语句，避免在循环中执行 SQL 语句。
- 参数配置不合理: 某些 MySQL 参数的配置不合理也会导致锁等待。 例如，
innodb_lock_wait_timeout参数设置过小，会导致事务过早地回滚。 解决方案: 根据实际情况调整 MySQL 参数，例如增加innodb_lock_wait_timeout的值。
6. 实际案例分析
假设我们发现数据库中存在长时间的锁等待，通过 Performance Schema 查找到以下信息：
events_waits_current.event_name:wait/lock/table/sql/handlerevents_waits_current.object_name:mydb.mytableevents_statements_current.sql_text:UPDATE mydb.mytable SET col1 = 'value1' WHERE col2 = 'value2'
这意味着有一个事务正在等待获取 mydb.mytable 表的表级锁，而导致锁等待的 SQL 语句是 UPDATE mydb.mytable SET col1 = 'value1' WHERE col2 = 'value2'。
接下来，我们查看 InnoDB 状态信息，发现存在死锁：
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 12345, ACTIVE 10 sec updating
mysql tables in use 1, locked tables 1
...
UPDATE mydb.mytable SET col1 = 'value1' WHERE col2 = 'value2';
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 123 page no 456 n bits 72 index idx_col2 of table `mydb`.`mytable` trx id 12345 lock_mode X locks rec but not gap waiting
*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 67890, ACTIVE 9 sec updating
mysql tables in use 1, locked tables 1
...
UPDATE mydb.mytable SET col3 = 'value3' WHERE col2 = 'value4';
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 123 page no 456 n bits 72 index idx_col2 of table `mydb`.`mytable` trx id 67890 lock_mode X locks rec but not gap
*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 123 page no 456 n bits 72 index idx_col2 of table `mydb`.`mytable` trx id 67890 lock_mode X locks rec but not gap waiting这个例子显示了两个事务 12345 和 67890 之间发生了死锁。 两个事务都在更新 mydb.mytable 表，并且都在等待获取 idx_col2 索引上的排他锁。 导致死锁的原因可能是两个事务以不同的顺序访问相同的行，从而导致循环依赖。
解决方案:
- 优化事务逻辑: 确保所有事务以相同的顺序访问表和行，避免循环依赖。
- 索引优化: 检查
idx_col2索引是否是最优索引。 如果不是，可以考虑创建更合适的索引。 - 减少锁竞争: 如果可能，可以考虑减少对
mydb.mytable表的并发访问。
7. 其他注意事项
- Performance Schema 的性能开销: 启用 Performance Schema 会带来一定的性能开销。 需要根据实际情况调整 Performance Schema 的配置，避免过度监控。
- 监控工具: 可以使用一些专业的 MySQL 监控工具，例如 Percona Monitoring and Management (PMM)、pt-query-digest 等，来更方便地分析锁等待问题。
- 持续监控: 锁等待问题可能会随着时间的推移而发生变化。 需要持续监控数据库的性能，及时发现和解决锁等待问题。
- 版本差异: 不同版本的 MySQL 在 Performance Schema 和 InnoDB 状态输出方面可能存在差异。 需要根据实际使用的 MySQL 版本进行分析。
8. 锁等待分析是性能优化的重要环节
通过 Performance Schema 和 InnoDB 状态监控，我们可以深入了解 MySQL 中的锁等待问题，找到阻塞的根源，并采取相应的措施来解决问题。 锁等待分析是 MySQL 性能优化的重要环节，需要持续学习和实践，才能掌握其精髓。