浅析MySQL死锁检测

MySQL发生死锁时，通过show engine innodb status;命令并不能看到事务中引起死锁的所有SQL语句。死锁排查起来就比较麻烦，需要查询events_statements_%表，来获取SQL，同时需要对业务也比较熟悉，这样能分析出造成死锁的语句。
本着探究的目的，来看下MySQL死锁检测实现及为何无法打印出触发死锁的所有SQL语句。

Lock bitmap

截取show engine innodb status;命令查询锁信息时一段内容:

*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 124 page no 4 n bits 80 index idx_id of table `dhy`.`t` trx id 45909 lock_mode X waiting
Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 2; compact format; info bits 32
 0: len 4; hex 80000002; asc     ;;
 1: len 6; hex 000000000601; asc       ;;

space id、page no、n bits(lock_rec_t结构体) 通过这三个可以定位到某一条记录，这里对应的就是heap_no = 2这条。n_bits是一个bitmap，用来记录行记录上是否持有Lock。
lock_t 结构用来描述锁信息的，通过n_bits可以将lock(lock_t类型的变量，下文中都将这样描述)与行记录的对应起来。lock_rec_t结构如下:

struct lock_rec_t {
    ib_uint32_t    space;        /*!< space id */
    ib_uint32_t    page_no;    /*!< page number */
    ib_uint32_t    n_bits;        /*!< number of bits in the lock
                    bitmap; NOTE: the lock bitmap is
                    placed immediately after the
                    lock struct */ 

    /** Print the record lock into the given output stream
    @param[in,out]    out    the output stream
    @return the given output stream. */
    std::ostream& print(std::ostream& out) const;
};

n_bits 的大小分配为 : (1+ (记录锁+ 64) / 8) * 8

rec_lock.n_bits = static_cast<uint32_t>(8 * size);

size大小:
static size_t lock_size(const page_t* page)
    {
        ulint    n_recs = page_dir_get_n_heap(page);

        /* Make lock bitmap bigger by a safety margin */

        return(1 + ((n_recs + LOCK_PAGE_BITMAP_MARGIN) / 8));
    }

这么大的内存空间分配在lock内存之后的:

ulint        n_bytes = size + sizeof(*lock);
mem_heap_t*    heap = trx->lock.lock_heap;

lock = reinterpret_cast<lock_t*>(mem_heap_alloc(heap, n_bytes));

在lock_rec_set_nth_bit中，设置bitmap位图信息:

lock_rec_set_nth_bit(
/*=================*/
    lock_t*    lock,    /*!< in: record lock */
    ulint    i)    /*!< in: index of the bit */
{
    ulint    byte_index; 
    ulint    bit_index;

    byte_index = i / 8; //标识第几个字节 
    bit_index = i % 8; //标识字节中的第几位

    ((byte*) &lock[1])[byte_index] |= 1 << bit_index; //将对应byte上相应的bit位设置为1

    ++lock->trx->lock.n_rec_locks;
}

创建好的lock都会被添加到HASH表中，space_no与page_no相同的lock会被分配到同一个HASH桶中

ulint    key = m_rec_id.fold();

++lock->index->table->n_rec_locks;

HASH_INSERT(lock_t, hash, lock_hash_get(m_mode), key, lock);


/**
    @return the "folded" value of {space, page_no} */
ulint fold() const
{
    return(m_fold);
}
    
        

判断lock上bitmap对应的bit位是否存在锁:

UNIV_INLINE
ibool
lock_rec_get_nth_bit(
/*=================*/
    const lock_t*    lock,    /*!< in: record lock */
    ulint        i)    /*!< in: index of the bit */
{
    const byte*     b;


    if (i >= lock->un_member.rec_lock.n_bits) {

        return(FALSE);
    }

    b = ((const byte*) &lock[1]) + (i / 8);  //根据i(也就是heap_no)计算出是lock之后的第几个字节

    return(1 & *b >> (i % 8)); //判断对应的bit位上是否为1
}

死锁检测

先介绍几个重要点:

• 变量:

const lock_t* m_wait_lock; // 想持有的锁
const trx_t* m_start // 直译过来是:正在以不兼容模式请求锁定的联接事务,举例说明下比较好理解:

m_start 就是对应session2这个事务

ulint heap_no // 记录对应的物理位置号

• 函数get_first_lock // 获取m_wait_lock对应记录上的第一个lock， 例如上面例子中，就是获取session1中对a这条记录持有的lock信息。

  • 精简后流程如下:

DeadlockChecker::get_first_lock(ulint* heap_no) const
{

    const lock_t*    lock = m_wait_lock;

    if (lock_get_type_low(lock) == LOCK_REC) {
        hash_table_t*    lock_hash;

        lock_hash = lock->type_mode & LOCK_PREDICATE
            ? lock_sys->prdt_hash
            : lock_sys->rec_hash;

        /* We are only interested in records that match the heap_no. */
        *heap_no = lock_rec_find_set_bit(lock); // 查找lock对应的heap_no


        /* Find the locks on the page. */
        lock = lock_rec_get_first_on_page_addr(
            lock_hash,
            lock->un_member.rec_lock.space,
            lock->un_member.rec_lock.page_no); //找出page上的第一个lock

        /* Position on the first lock on the physical record.*/
        if (!lock_rec_get_nth_bit(lock, *heap_no)) { //如果lock的bitmap对应bit位上存在锁，则返回lock，否则查找下一个lock，直到对应bit位上存在锁
            lock = lock_rec_get_next_const(*heap_no, lock);
        }

    } else {
        /* Table locks don't care about the heap_no. */
        *heap_no = ULINT_UNDEFINED;
        dict_table_t*    table = lock->un_member.tab_lock.table;
        lock = UT_LIST_GET_FIRST(table->locks);
    }

    return(lock);
}

死锁检测核心函数在DeadlockChecker::search()中，会做以下处理:

1. 首先获取m_wait_lock对应记录上的第一个lock

const lock_t*    lock = get_first_lock(&heap_no);

1. 进入一个循环，这里代码比较多，直接贴代码不太直观，放一张流程图

流程较长，举个例子对照上图看下:

进入死锁检测时:

• m_start：session2事务信息
• lock：m_wait_lock对应记录上的第一个lock，对应session1对a记录持有的锁
• m_wait_lock：session2中对a想要持有的锁

进入循环后，只满足lock->trx->lock.que_state == TRX_QUE_LOCK_WAIT这个条件(也代表m_wait_lock和lock是发生锁等待了)，步骤7中将m_wait_lock被赋值后即为session2中对b想要持有的锁，lock变为session2对b持有的锁，再次进入循环。
这时lock->trx == m_start(都为session2)，即检测出死锁。如下图所示:

死锁日志

死锁日志只能看到事务中最后一个SQL语句，因为每次执行完语句后m_query_string变量都会被reset_query()，要实现就需要一个SQL语句和lock的对应关系，将每次执行的SQL保留起来。
这块还涉及到死锁日志的一个参数:

• innodb_print_all_deadlocks ：会将死锁信息打印到errorlock中，最好将此参数设置下，能够保留死锁日志，方便查看因为show engine innodb status；只会保留最后一个死锁日志的信息，原因是mysql会在tmp目录下创建一个ib开头的临时文件，每次重启后都会重建。

结语

这里梳理了下死锁检测的流程，由于水平有限，文章可能存在不正确地方，望指正。