TiDB 4.0 新特性前瞻:白话“悲观锁”

作者:Shirly

如果说在 TiDB 3.0 中,悲观锁是 “千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”。那么在 TiDB 4.0 中,悲观锁在经历了市场与时光的考验后,无论是性能还是稳定性都能够 “轻拢慢撚抹复挑,初为《霓裳》后《六幺》”,欢迎大家尝鲜与反馈。本文将从使用者的角度,介绍悲观锁的使用与注意事项,主要分为以下几方面:

  • 白话悲观锁
  • TiDB 悲观锁的使用和常见现象
  • TiDB 悲观锁与 MySQL 的兼容性
  • 未来展望

白话悲观锁

自新年以来,口罩作为 2020 年最时尚的年货,变得异常难买,为了能够顺利抢到口罩,我是夜夜辗转难眠,日日盯着各大网站下单,通过这个过程,倒也总结出了各大平台的的购物体验:

  • A 类网站:加购物车 飞快 ,成功加入购物车加后,下单 不一定 有库存。
  • B 类网站:加购物车 有点卡 ,成功加入购物车后,下单 一定 有库存。

作为互联网研发从业者,聪慧如你,一起来思考这两类网站是如何实现加购物车这一逻辑?

A 类网站乐观地假设不存在其他客户同时抢这批口罩,库存代表没下单的库存,给了客户非常积极的体验,我们称这种行为下加购物车时,使用了乐观锁。

这种乐观锁使用的体验是:前期加购物车一时爽,最终下单可不一定爽。

当存在其他网友同时跟你抢这批口罩下单时,可能会遇到以下问题:

  • 提交不一定成功。
  • 冲突需要重试(其他人先下单,库存变化,需要重试)。
  • 冲突严重且重试代价大的场景(比方说你一次性买了一万种商品)性能差,失败率高。

B 类网站可谓谨言慎行,假设所有在别人家购物车里的口罩都会先于你下单,展示给你的库存是在当前最坏场景下能够看到的库存,我们称这种行为下加购物车时,使用了悲观锁。

如上悲观锁的体验是:前期加购物车有点卡,但是加购物车成功一定有库存。没有库存莫着急,等一会儿再来可能又有库存了。

在数据库的实现中,当同时存在多个事务去修改同一行时,也会遇到类似冲突问题,通过实现悲观锁,可以解决部分乐观锁的问题,重点如下:

  • 事务提交一定成功。

  • MySQL 默认支持悲观锁,支持了悲观锁意味着,MySQL 的客户不需要修改任何代码,就可以轻松上船 TiDB。

TiDB 悲观锁的使用和常见现象

TiDB 支持多种方式打开悲观锁,具体信息见官方文档, 本文将以以下方式为例展开介绍:

  • 执行 BEGIN PESSIMISTIC; 语句开启的事务,会进入悲观事务模式。
  • 注释的形式 BEGIN /*!90000 PESSIMISTIC */; 来兼容 MySQL 语法。

并发更新同一行数据

如下图, 纵轴表示时间轴,session A 和 session B 并发更新同一行数据。

可以看到悲观锁的行为如下:

  • 在 session B 执行 DML 时,发现同一行被 session A 锁住,等待至 session A 提交才执行。
  • DML 执行成功后,最终 commit 也成功。

SELECT … FOR UPDATE

上例展示的悲观锁事务与 MySQL 行为一致,理解如下:

  • 纯查询语句的隔离级别为 SI 隔离级别,即读取为事务 begin 时的版本数据。
  • SELECT … FOR UPDATE 的隔离级别为 RC,即读取为当前已提交的版本数据。

DEADLOCK

在看这个例子之前,我们首先思考一下为什么会有死锁,同样以购物为例子,假设现在小 A 和小 B 两人都要买口罩和消毒水,可能遇到以下场景:

也就是 A 和 B 两位都要买到这两个商品,只能一直互相等待,也就是我们说的进入死锁状态,在数据库也是类似:

上例展示的场景中 session A 和 session B 产生了死锁,在产生死锁时,悲观锁会立即检测到并返回错误,将死锁扼杀在摇篮里。

TiDB 悲观锁 VS MySQL InnoDB

作为分布式数据库 TiDB 一直努力与 MySQL 保持协议上的兼容,以造福广大 MySQL 用户。然而 TiDB 与 MySQL 底层实现逻辑的区别,使得部分逻辑无法做到完全兼容。在 TiDB 4.0 中,TiDB 悲观锁与 MySQL 在使用上不兼容的行为详见 官方文档 ,这里我们简要介绍以下几点。

TiDB 没有间隙锁

当无法保证符合过滤条件的数据唯一时:

  • MySQL 会锁住过滤条件能涵盖到的所有行:范围锁,全表锁。

  • TiDB 只会对读取到的行加锁。

具体对比如下表所示(注:table 中 id 为主键):

embedded select 行为不一致

TiDB 中执行 DML 过程中包如果包含 embedded select,对应的行不会被加锁,MySQL 则会进行加锁。

未来展望

事务作为数据库的重中之重,一直是大众关注的焦点。TiDB 自诞生以来便以支持高性能的分布式事务而闻名。本文从使用者的角度,介绍了 TiDB 4.0 中悲观锁的使用与注意事项,欢迎大家尝鲜与反馈。

未来,我们会给出更多 TiDB 悲观锁实现原理与性能优化相关的介绍,欢迎大家持续关注。同时,TiDB 分布式事务未来还有更多激动人心的改进等着大家来一起完成,欢迎大家一起来调研与实践这个前沿的分布式事务模型。更多反馈欢迎发送至 transaction-group@pingcap.com

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论坛什么时候出个 app,每次都是网页看哈哈,分享也不方便~

我们也很期待能出 app:man_technologist:

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