MySQL死锁分析

背景

以前接触到的数据库死锁,都是批量更新时加锁顺序不一致而导致的死锁,但是上周却遇到了一个很难理解的死锁。借着这个机会又重新学习了一下mysql的死锁知识以及常见的死锁场景。在多方调研以及和同事们的讨论下终于发现了这个死锁问题的成因,收获颇多。虽然是后端程序员,我们不需要像DBA一样深入地去分析与锁相关的源码,但是如果我们能够掌握基本的死锁排查方法,对我们的日常开发还是大有裨益的。 PS:本文不会介绍死锁的基本知识,mysql的加锁原理可以参考本文的参考资料提供的链接。

死锁起因

先介绍一下数据库和表情况,因为涉及到公司内部真是的数据,所以以下都做了模拟,不会影响具体的分析。 我们采用的是5.5版本的mysql数据库,事务隔离级别是默认的RR(Repeatable-Read),采用innodb引擎。假设存在test表:

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `a` int(11) unsigned DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `a` (`a`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=100 DEFAULT CHARSET=utf8;

表的结构很简单,一个主键id,另一个唯一索引a。表里的数据如下:

mysql> select * from test;
+----+------+
| id | a    |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  4 |    4 |
+----+------+
3 rows in set (0.00 sec)

出现死锁的操作如下:

事务1 事务2

1

begin

2

delete from test where a = 2;

3

begin

4

delete from test where a = 2; (事务1卡住)

5

提示出现死锁:ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

insert into test (id, a) values (10, 2);

然后我们可以通过SHOW ENGINE INNODB STATUS;来查看死锁日志:

------------------------
LATEST DETECTED DEADLOCK
------------------------
170219 13:31:31
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 2A8BD, ACTIVE 11 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 376, 1 row lock(s)
MySQL thread id 448218, OS thread handle 0x2abe5fb5d700, query id 18923238 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root updating
delete from test where a = 2
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BD lock_mode X waiting
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 2A8BC, ACTIVE 18 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
4 lock struct(s), heap size 1248, 3 row lock(s), undo log entries 2
MySQL thread id 448217, OS thread handle 0x2abe5fd65700, query id 18923239 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root update
insert into test (id,a) values (10,2)
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock_mode X locks rec but not gap
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock mode S waiting
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

*** WE ROLL BACK TRANSACTION (1)

分析

阅读死锁日志

遇到死锁,第一步就是阅读死锁日志。死锁日志通常分为两部分,上半部分说明了事务1在等待什么锁:

170219 13:31:31
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 2A8BD, ACTIVE 11 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 376, 1 row lock(s)
MySQL thread id 448218, OS thread handle 0x2abe5fb5d700, query id 18923238 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root updating
delete from test where a = 2
*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BD lock_mode X waiting
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

从日志里我们可以看到事务1当前正在执行delete from test where a = 2,该条语句正在申请索引a的X锁,所以提示lock_mode X waiting。 然后日志的下半部分说明了事务2当前持有的锁以及等待的锁:

*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 2A8BC, ACTIVE 18 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
4 lock struct(s), heap size 1248, 3 row lock(s), undo log entries 2
MySQL thread id 448217, OS thread handle 0x2abe5fd65700, query id 18923239 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root update
insert into test (id,a) values (10,2)
*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock_mode X locks rec but not gap
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock mode S waiting
Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 00000002; asc     ;;
 1: len 4; hex 00000002; asc     ;;

从日志的HOLDS THE LOCKS(S)块中我们可以看到事务2持有索引a的X锁,并且是记录锁(Record Lock)。该锁是通过事务2在步骤2执行的delete语句申请的。由于是RR隔离模式下的基于唯一索引的等值查询(Where a = 2),所以会申请一个记录锁,而非next-key锁。

从日志的WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED块中我们可以看到事务2正在申请S锁,也就是共享锁。该锁是insert into test (id,a) values (10,2)语句申请的。insert语句在普通情况下是会申请排他锁,也就是X锁,但是这里出现了S锁。这是因为a字段是一个唯一索引,所以insert语句会在插入前进行一次duplicate key的检查,为了使这次检查成功,需要申请S锁防止其他事务对a字段进行修改。

那么为什么该S锁会失败呢?这是对同一个字段的锁的申请是需要排队的。S锁前面还有一个未申请成功的X锁,所以S锁必须等待,所以形成了循环等待,死锁出现了。

通过阅读死锁日志,我们可以清楚地知道两个事务形成了怎样的循环等待,再加以分析,就可以逆向推断出循环等待的成因,也就是死锁形成的原因。

死锁形成流程图

为了让大家更好地理解死锁形成的原因,我们再通过表格的形式阐述死锁形成的流程:

事务1 事务2

1

begin

2

delete from test where a = 2; 执行成功,事务2占有a=2下的X锁,类型为记录锁。

3

begin

4

delete from test where a = 2; 事务1希望申请a=2下的X锁,但是由于事务2已经申请了一把X锁,两把X锁互斥,所以X锁申请进入锁请求队列。

5

出现死锁,事务1权重较小,所以被选择回滚(成为牺牲品)。

insert into test (id, a) values (10, 2); 由于a字段建立了唯一索引,所以需要申请S锁以便检查duplicate key,由于插入的a的值还是2,所以排在X锁后面。但是前面的X锁的申请只有在事务2commit或者rollback之后才能成功,此时形成了循环等待,死锁产生。

'id 41 page no 433805'

事务1 事务2

1

开始事务

2

delete from fdc_fulfil_net_line_agg WHERE uk_fulfil_net = '433805'; 执行成功,事务2占有uk_fulfil_net = '433805’下的X No Gap锁(lock_mode X locks rec but not gap),类型为记录锁。

3

开始事务

4

delete from fdc_fulfil_net_line_agg WHERE uk_fulfil_net = '433805'; 事务1希望申请uk_fulfil_net = '433805’下的X No Gap锁,但是由于事务2已经申请了一把X No Gap锁,两把X锁互斥,所以X锁申请进入锁请求队列。

5

出现死锁,事务1权重较小,所以被选择回滚(成为牺牲品)。

insert into fdc_fulfil_net_line_agg (id, uk_fulfil_net) values (xx, '433805'); 由于uk_fulfil_net字段建立了唯一索引,所以需要申请S锁以便检查duplicate key,由于插入的uk_fulfil_net的值还是433805,所以排在X锁后面。但是前面的X锁的申请只有在事务2commit或者rollback之后才能成功,此时形成了循环等待,死锁产生。

拓展

在排查死锁的过程中,有个同事还发现了上述场景会产生另一种死锁,该场景无法通过手工复现,只有高并发场景下才有可能复现。

该死锁对应的日志这里就不贴出了,与上一个死锁的核心差别是事务2等待的锁从S锁换成了X锁,也就是lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting。我们还是通过表格来详细说明该死锁产生的流程:

事务1 事务2

1

begin

2

delete from test where a = 2; 执行成功,事务2占有a=2下的X锁,类型为记录锁。

3

begin

4

【insert第1阶段】insert into test (id, a) values (10, 2); 事务2申请S锁进行duplicate key进行检查。检查成功。

5

delete from test where a = 2; 事务1希望申请a=2下的X锁,但是由于事务2已经申请了一把X锁,两把X锁互斥,所以X锁申请进入锁请求队列。

6

出现死锁,事务1权重较小,所以被选择回滚(成为牺牲品)。

【insert第2阶段】insert into test (id, a) values (10, 2); 事务2开始插入数据,S锁升级为X锁,类型为insert intention。同理,X锁进入队列排队,形成循环等待,死锁产生。

总结

排查死锁时,首先需要根据死锁日志分析循环等待的场景,然后根据当前各个事务执行的SQL分析出加锁类型以及顺序,逆向推断出如何形成循环等待,这样就能找到死锁产生的原因了。

PS:上述分析都是基于经验的推断,希望其他小伙伴们能够指出当中的错误以及不足指出,谢谢!

参考资料

【强推】一个最不可思议的Mysql死锁分析

【强推】Mysql加锁处理分析

Innodb锁系统之如何阅读死锁日志

源码分析insert和delete操作的加锁

Innodb锁相关源码翻译

文章目录
  1. 背景
  2. 死锁起因
  3. 分析
    1. 阅读死锁日志
    2. 死锁形成流程图
  4. 拓展
  5. 总结
  6. 参考资料