面试题：MySQL高并发场景下性能优化

Question

在一个高并发的电商系统中，MySQL数据库频繁出现锁争用导致性能下降。请详细说明你会采取哪些策略来解决这个问题，包括但不限于数据库架构调整、事务管理优化、锁机制的深入理解和应用等方面，并结合实际案例说明这些策略如何生效。

Answer 1

数据库架构调整

1. 读写分离
   • 策略：通过主从复制搭建读写分离架构。主库负责写操作，从库负责读操作。这样可以将读请求分散到多个从库，减轻主库压力，减少因读写操作竞争锁资源而导致的锁争用。
   • 案例：在某电商系统中，随着业务增长，读请求量剧增，主库压力大，锁争用频繁。采用读写分离后，读操作被分散到3个从库，主库专注于写操作，锁争用情况明显改善，系统响应时间缩短。
2. 分库分表
   • 策略：
     • 垂直分库：按照业务模块将不同的表拆分到不同的数据库。例如，将用户相关表放在一个库，商品相关表放在另一个库。这样不同业务模块之间的操作不会相互干扰锁资源。
     • 垂直分表：将大表中不常用或字段较多的表，按照字段拆分成多个表。例如，将商品表中的基本信息和详细描述信息拆分，基本信息表用于高频查询，减少锁争用范围。
     • 水平分表：根据一定的规则（如按用户ID取模）将数据分散到多个表中。比如，按用户ID对10取模，将订单表数据分散到10个表中，减少单表数据量，降低锁争用概率。
   • 案例：某电商订单表数据量巨大，锁争用严重。进行水平分表后，每个表的数据量大幅减少，单个订单操作时锁的粒度变小，并发性能显著提升。

事务管理优化

1. 减少事务粒度
   • 策略：尽量将大事务拆分成多个小事务。小事务执行时间短，持有锁的时间也短，能减少锁争用。例如，在电商下单流程中，如果原事务包含库存扣减、订单创建、支付等多个操作，可以将库存扣减和订单创建作为一个事务，支付成功后再进行订单状态更新等操作作为另一个事务。
   • 案例：原下单事务执行时间长，锁争用频繁。拆分后，单个小事务执行迅速，锁争用情况明显好转，系统并发处理能力增强。
2. 优化事务隔离级别
   • 策略：根据业务需求合理调整事务隔离级别。例如，如果业务对数据一致性要求不是特别高，可以将默认的可重复读（RR）级别调整为读已提交（RC）级别。RC级别下，一个事务只能看到已提交事务所做的修改，锁的持有时间相对RR级别更短，能减少锁争用。
   • 案例：在电商系统的商品浏览场景中，将事务隔离级别调整为RC后，读操作对写操作的锁争用降低，系统性能有所提升，同时商品数据在大部分场景下的一致性仍能满足业务需求。

锁机制的深入理解和应用

1. 合理使用锁类型
   • 策略：
     • 共享锁（S锁）和排他锁（X锁）：对于读多写少的场景，尽量使用共享锁。例如在商品详情页，多个用户同时读取商品信息，可以使用共享锁，多个事务可以同时获取共享锁进行读操作，而不会产生锁争用。对于写操作，使用排他锁，但要注意及时释放。
     • 意向锁：在需要对表或行加锁前，先加意向锁。例如在批量更新商品价格时，先加意向排他锁，表明后续操作需要对行加排他锁，这样可以避免锁冲突。
   • 案例：在商品库存更新场景中，之前未合理使用锁类型，导致锁争用严重。调整为先加意向排他锁，再对库存行加排他锁进行更新后，锁争用情况得到改善，系统并发更新库存的效率提高。
2. 锁超时和重试机制
   • 策略：设置合理的锁等待超时时间。当事务获取锁等待时间超过设定值时，自动放弃并回滚事务。同时，结合重试机制，在一定时间间隔后重新尝试获取锁并执行事务。
   • 案例：在高并发的秒杀场景中，部分事务获取锁等待时间过长，导致系统性能下降。设置锁超时时间为5秒，超时事务回滚并在10秒后重试。这样可以避免长时间的无效等待，提高系统整体性能。