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MySQL锁机制深入理解

[日期:2018-04-16] 来源:Linux社区  作者:leohahah [字体: ]

本文参考自MySQL官网5.6版本参考手册的14.5.1,此小节说明MySQL的锁分类,此外还有14.5.2小节和14.5.3小节详述事务隔离级别和各SQL语句的加锁模式,后两节将单独写2篇笔记。 

第一部分:概述

Myisam的锁比较容易理解,无论是读还是写都只会加表锁,表锁又分为read锁和write锁,可以使用如下方式手动加锁:

--加表锁语句(同样适用于InnoDB):
lock tables
tbl_name [[AS] alias] lock_type
[, tbl_name [[AS] alias] lock_type] ...
lock_type:
READ [LOCAL]
| [LOW_PRIORITY] WRITE
--解表锁语句:
unlock tables
--如何观察InnoDB锁:
set @@global.innodb_status_output_locks=on;
--这样show engine innodb status\G可以显示额外的锁信息,标准情况下只显示锁数目。

由于Myisam这样的锁机制,导致Myisam是一款读性能较好,并发写性能较差的存储引擎,本文主要讨论如今的MySQL默认存储引擎InnoDB的锁机制。

第二部分:InnoDB锁分类

InnoDB存储引擎在使用到索引时会使用行锁,否则使用表锁。InnoDB没有页锁,只有表锁和行锁。

一、InnoDB表锁有以下几种:

S :就是在概述部分描述的表级read锁。

X :就是在概述部分描述的表级write锁。

IS:表级意向共享锁,即表示事务有向底层资源加共享行锁的意向。如select ... lock in share mode语句,在加行锁之前会在表上现加IS锁,这样可以提高锁冲突检测的效率,同时也可以避免事务在表级添加会使其他事务行锁失效的表级锁。

IX:表级意向独占锁,即表示事务有向底层资源加独占行锁的意向。一般来说delete、update语句和select ... for update语句都会在加行锁之前先加表级IX锁,除非未用到索引(此时直接加表级X锁)。

表锁的兼容性图:

此外表级锁还有一种比较特殊的锁:AUTO-INC Locks

这种锁只在向自增主键中插入记录时出现,由于自增主键在MySQL中较为常见,因此也算是经常会遇到的锁,这种锁是为自增主键设计的,无需和以上4钟锁检测冲突。

AUTO-INC Locks的锁机制:

在向自增主键中插入记录时,其他insert事务都需要等待直到本事务的插入完成才能继续插入自增记录,注意是插入完成而不是本事务完成。这很好理解,因为需要保证自增主键的连贯性。但是如果你有超高的插入并发,那么肯定会带来性能问题。

因此InnoDB也提供了折中的方案,innodb_autoinc_lock_mode参数可以控制你是否使用这种锁,如果你的自增主键不需要严格连贯而且需要更高的insert并发,那么可以禁用掉这种锁。

但是如果你做了主从复制,而且使用的是statement模式的binlog,那么禁用innodb_autoinc_lock_mode后可能造成主从自增主键不一致,尤其是遇到insert ... select ... from table_name;这种语句。此时需要改为row模式或mixed模式的binlog主从复制,因为row模式对SQL执行顺序不敏感,而mixed模式也会将可能影响主从复制的statement改为row模式传输。

那么最后还有个问题就是既需要超高插入并发又需要连贯自增,那该怎么办?

凉拌~

二、InnoDB行锁有以下四种:

1.Record lock

即在索引上加的锁,lock_mode分为S和X两种模式。

例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 = 10 FOR UPDATE;就会c1列的索引上添加S类型的Record lock。

Record lock一定是加在索引记录上的,即便是一个没有定义任何索引的表,InnoDB也会创建一个隐式的聚集索引,在用到此索引时加Record lock。

2.Gap lock

即间隙锁,锁定不存在的索引记录,官方定义是:Gap lock用于锁定2个索引记录之间、或第一个索引记录之前、或最后一个索引记录之后的范围。

通常我们会把Record lock和Gap lock合起来用,称为Next-key lock,因此Gap lock就不多说了。

之所以设计Gap lock主要是为了解决幻读问题的,参考SQL Server的键范围锁。Gap锁是可以禁用的,你可以将数据库的全局隔离级别设置为read committed或者将innodb_locks_unsafe_for_binlog参数设置为1来禁用Gap lock,只是这样就会出现幻读,不过幻读一般并不是什么大问题,比如Oracle数据库的默认隔离级别下就无法避免幻读,不也大把人在用吗。

另外必须要说的一点是同一个gap上的Gap lock的S和X模式效果完全一样的,就算你加了一个X模式的gap lock,其他事务也能在同一个gap上再加一个X模式的gap lock,不会阻塞,当然仅限于同一个gap。

3.Next-key lock

即Record lock和Gap lock的合体。例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE;会在[10,20]之间的c1 index record上加lock_mode为X的next-key lock,也就是说会在[10,20]之间的所有存在的index record上加X模式的record lock,同时也会用X模式的gap锁锁定不存在的index record防止幻读,这两种锁加起来就称作next-key lock。

如果使用的索引是唯一索引,那么不加next-key lock的,只加record lock。

再次提醒的是next-key lock其实并不存在而是Record lock和Gap lock的合体,show engine innodb status\G显示的结果也都是用Record lock来展示的,不过展示出的数目比较诡异看不懂源码的话不建议深究,这点比Oracle和Sqlserver差太远。这里我就要顺带吐槽一下官网手册了,毕竟是开源DB,一些前后矛盾和明显有歧义的解释也是让人很无奈。

4.插入意向锁(Insert Intention Locks)

这个锁也是一个InnoDB的奇葩例子,不知道大家发现没InnoDB在谈IX IS还有行锁这些锁的时候基本不用insert语句来举例,这点如果是熟悉Oracle和SQL Server的人就会很困惑,因为增删改全都是DML语句,大家加锁机制基本相似的,无非就是表级意向锁+页级or行级锁的套路,但是InnoDB不是这样!!!insert语句和delete、update完全不是一路人!!

这个锁用于表明:只要不是插入相同的index record,多个事务向同一个gap插入记录是不会阻塞的。

插入意向锁其实是行级别的一种意向gap锁,既然有意向两字那么可以认定就是用于检测锁冲突的,是为在行级别获取X模式的record lock锁提前做检测。

用一个例子来解释更为明了:

--会话A执行:
CREATE TABLE child (id int(11) NOT NULL, PRIMARY KEY(id)) ENGINE=InnoDB;
INSERT INTO child (id) values (90),(102);
START TRANSACTION;
SELECT * FROM child WHERE id > 100 FOR UPDATE;
--会话B执行:
INSERT INTO child (id) VALUES (101);

可以看到会话B被阻塞了,而show engine innodb status\G看到的锁等待如下:

即insert语句想在(90,102)的gap上加个lock_mode=X的gap锁,也就是Insert Intention Lock,但是会话A的select for update语句已经在(100,102)的gap上添加了X模式的gap锁,这是一个与(90,102)不同但被包含在内的gap,于是被阻塞无法获取X模式的Insert Intention Gap Lock。

三、总结

MySQL的锁机制基本就如上所示了,但是了解InnoDB锁只是初步的,还必须结合事务隔离级别的概念去判断各种SQL的具体加锁机制,因为事务隔离级别会影响SQL的默认加锁模式。

MySQL的事务隔离级别定义也是遵循ANSI SQL92标准的,不过但凡是家数据库厂商都会说自己遵循SQL92标准,而事实是早已加料加的面目全非。当然这全都是为了能够提供更好的并发性能。例如Oracle也说自己遵循SQL92标准,结果四大隔离级别只支持2个,SQL Server也说自己支持,结果又多造出来2个事务隔离级别。

同样的MySQL也提供了4大基本的事务隔离级别,不同的隔离级别下加锁机制区别很大,将在另一篇笔记中详述。

本文永久更新链接地址https://www.linuxidc.com/Linux/2018-04/151914.htm

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