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记一次MySQL死锁排查过程

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。

作者:kissyu来源:ITPUB|2017-12-19 14:00

开发者盛宴来袭!7月28日51CTO首届开发者大赛决赛带来技术创新分享

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:

  1. CREATE TABLE `test` ( 
  2.  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
  3.  `a` int(11) unsigned DEFAULT NULL
  4.  PRIMARY KEY (`id`), 
  5.  UNIQUE KEY `a` (`a`) 
  6. ) 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:

  1. mysql> select * from test; 
  2.  
  3. +----+------+ 
  4.  
  5. | id | a    | 
  6.  
  7. +----+------+ 
  8.  
  9. |  1 |    1 | 
  10.  
  11. |  2 |    2 | 
  12.  
  13. |  4 |    4 | 
  14.  
  15. +----+------+ 
  16.  
  17. rows in set (0.00 sec)    

出现死锁的操作如下:

步骤 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:

  1. ------------------------ 
  2.  
  3. LATEST DETECTED DEADLOCK 
  4.  
  5. ------------------------ 
  6.  
  7. 170219 13:31:31 
  8.  
  9. *** (1) TRANSACTION
  10.  
  11. TRANSACTION 2A8BD, ACTIVE 11 sec starting index read 
  12.  
  13. mysql tables in use 1, locked 1 
  14.  
  15. LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 376, 1 row lock(s) 
  16.  
  17. MySQL thread id 448218, OS thread handle 0x2abe5fb5d700, query id 18923238 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root updating 
  18.  
  19. delete from test where a = 2 
  20.  
  21. *** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: 
  22.  
  23. RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BD lock_mode X waiting 
  24.  
  25. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  26.  
  27. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  28.  
  29. 1: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  30.  
  31. *** (2) TRANSACTION
  32.  
  33. TRANSACTION 2A8BC, ACTIVE 18 sec inserting 
  34.  
  35. mysql tables in use 1, locked 1 
  36.  
  37. 4 lock struct(s), heap size 1248, 3 row lock(s), undo log entries 2 
  38.  
  39. MySQL thread id 448217, OS thread handle 0x2abe5fd65700, query id 18923239 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root update 
  40.  
  41. insert into test (id,a) values (10,2) 
  42.  
  43. *** (2) HOLDS THE LOCK(S): 
  44.  
  45. 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 
  46.  
  47. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  48.  
  49. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  50.  
  51. 1: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  52.  
  53. *** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: 
  54.  
  55. RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock mode S waiting 
  56.  
  57. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  58.  
  59. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  60.  
  61. 1: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  62.  
  63. *** 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:

  1. 170219 13:31:31 
  2.  
  3. *** (1) TRANSACTION
  4.  
  5. TRANSACTION 2A8BD, ACTIVE 11 sec starting index read 
  6.  
  7. mysql tables in use 1, locked 1 
  8.  
  9. LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 376, 1 row lock(s) 
  10.  
  11. MySQL thread id 448218, OS thread handle 0x2abe5fb5d700, query id 18923238 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root updating 
  12.  
  13. delete from test where a = 2 
  14.  
  15. *** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: 
  16.  
  17. RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BD lock_mode X waiting 
  18.  
  19. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  20.  
  21. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  22.  
  23. 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: 

  1. *** (2) TRANSACTION
  2.  
  3. TRANSACTION 2A8BC, ACTIVE 18 sec inserting 
  4.  
  5. mysql tables in use 1, locked 1 
  6.  
  7. 4 lock struct(s), heap size 1248, 3 row lock(s), undo log entries 2 
  8.  
  9. MySQL thread id 448217, OS thread handle 0x2abe5fd65700, query id 18923239 renjun.fangcloud.net 121.41.41.92 root update 
  10.  
  11. insert into test (id,a) values (10,2) 
  12.  
  13. *** (2) HOLDS THE LOCK(S): 
  14.  
  15. 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 
  16.  
  17. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  18.  
  19. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  20.  
  21. 1: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  22.  
  23. *** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: 
  24.  
  25. RECORD LOCKS space id 0 page no 923 n bits 80 index `a` of table `oauthdemo`.`test` trx id 2A8BC lock mode S waiting 
  26.  
  27. Record lock, heap no 3 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32 
  28.  
  29. 0: len 4; hex 00000002; asc     ;; 
  30.  
  31. 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:

步骤
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。


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:

步骤
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!

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【责任编辑:庞桂玉 TEL:(010)68476606】

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