MySQL锁系列(一)之锁的种类和概念

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MySQL锁系列(一)之锁的种类和概念

兰春 2017-06-05 16:04:03 浏览2660
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背景


锁是MySQL里面最难理解的知识,但是又无处不在。
一开始接触锁的时候,感觉被各种锁类型和名词弄得晕头转向,就别说其他了。
本文是通过DBA的视角(非InnoDB内核开发)来分析和窥探锁的奥秘,并解决实际工作当中遇到的问题

锁的种类&概念

想要啃掉这块最难的大骨头,必须先画一个框架,先了解其全貌,才能逐个击破

  • Shared and Exclusive Locks
* Shared lock: 共享锁,官方描述:permits the transaction that holds the lock to read a row

eg:select * from xx where a=1 lock in share mode

* Exclusive Locks:排他锁: permits the transaction that holds the lock to update or delete a row

eg: select * from xx where a=1 for update
  • Intention Locks
1. 这个锁是加在table上的,表示要对下一个层级(记录)进行加锁
2. Intention shared (IS):Transaction T intends to set S locks on individual rows in table t
3. Intention exclusive (IX):  Transaction T intends to set X locks on those rows
4. 在数据库层看到的结果是这样的:
    TABLE LOCK table `lc_3`.`a` trx id 133588125 lock mode IX
  • Record Locks
1. 在数据库层看到的结果是这样的:
    RECORD LOCKS space id 281 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `lc_3`.`a` trx id 133588125 lock_mode X locks rec but not gap

2. 该锁是加在索引上的(从上面的index PRIMARY of table `lc_3`.`a` 就能看出来)

3. 记录锁可以有两种类型:lock_mode X locks rec but not gap  && lock_mode S locks rec but not gap
  • Gap Locks
1. 在数据库层看到的结果是这样的:
    RECORD LOCKS space id 281 page no 5 n bits 72 index idx_c of table `lc_3`.`a` trx id 133588125 lock_mode X locks gap before rec

2. Gap锁是用来防止insert的

3. Gap锁,中文名间隙锁,锁住的不是记录,而是范围,比如:(negative infinity, 10),(10, 11)区间,这里都是开区间哦
  • Next-Key Locks
1. 在数据库层看到的结果是这样的:
    RECORD LOCKS space id 281 page no 5 n bits 72 index idx_c of table `lc_3`.`a` trx id 133588125 lock_mode X

2. Next-Key Locks = Gap Locks + Record Locks 的结合, 不仅仅锁住记录,还会锁住间隙,比如: (negative infinity, 10】,(10, 11】区间,这些右边都是闭区间哦

  • Insert Intention Locks
1. 在数据库层看到的结果是这样的:
    RECORD LOCKS space id 279 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `lc_3`.`t1` trx id 133587907 lock_mode X insert intention waiting

2. Insert Intention Locks 可以理解为特殊的Gap锁的一种,用以提升并发写入的性能
  • AUTO-INC Locks
1. 在数据库层看到的结果是这样的:
    TABLE LOCK table xx trx id 7498948 lock mode AUTO-INC waiting

2. 属于表级别的锁

3. 自增锁的详细情况可以之前的一篇文章:
    http://keithlan.github.io/2017/03/03/auto_increment_lock/
  • 显示锁 vs 隐示锁
* 显示锁(explicit lock)
    显示的加锁,在show engine innoDB status 中能够看到  ,会在内存中产生对象,占用内存
    eg: select ... for update , select ... lock in share mode

* 隐示锁(implicit lock)
    implicit lock 是在索引中对记录逻辑的加锁,但是实际上不产生锁对象,不占用内存空间

* 哪些语句会产生implicit lock 呢?
   eg: insert into xx values(xx)
   eg: update xx set t=t+1 where id = 1 ; 会对辅助索引加implicit lock

* implicit lock 在什么情况下会转换成 explicit lock
  eg: 只有implicit lock 产生冲突的时候,会自动转换成explicit lock,这样做的好处就是降低锁的开销
  eg: 比如:我插入了一条记录10,本身这个记录加上implicit lock,如果这时候有人再去更新这条10的记录,那么就会自动转换成explicit lock

* 数据库怎么知道implicit lock的存在呢?如何实现锁的转化呢?
  1. 对于聚集索引上面的记录,有db_trx_id,如果该事务id在活跃事务列表中,那么说明还没有提交,那么implicit则存在
  2. 对于非聚集索引:由于上面没有事务id,那么可以通过上面的主键id,再通过主键id上面的事务id来判断,不过算法要非常复杂,这里不做介绍
  • metadata lock
1. 这是Server 层实现的锁,跟引擎层无关
2. 当你执行select的时候,如果这时候有ddl语句,那么ddl会被阻塞,因为select语句拥有metadata lock,防止元数据被改掉
  • 锁迁移
1. 锁迁移,又名锁继承
2. 什么是锁迁移呢?
    a) 满足的场景条件:
    b)我锁住的记录是一条已经被标记为删除的记录,但是还没有被puge
    c) 然后这条被标记为删除的记录,被purge掉了
    d) 那么上面的锁自然而然就继承给了下一条记录,我们称之为锁迁移
  • 锁升级
锁升级指的是:一条全表更新的语句,那么数据库就会对所有记录进行加锁,那么可能造成锁开销非常大,可能升级为页锁,或者表锁。
MySQL 没有锁升级
  • 锁分裂
1. InnoDB的实现加锁,其实是在页上面做的,没有办法直接对记录加锁
2. 一个页被读取到内存,然后会产生锁对象,锁对象里面会有位图信息来表示哪些heapno被锁住,heapno表示的就是堆的序列号,可以认为就是定位到某一条记录
3. 大家又知道,由于B+tree的存在,当insert的时候,会产生页的分裂动作
4. 如果页分裂了,那么原来对页上面的加锁位图信息也就变了,为了保持这种变化和锁信息,锁对象也会分裂,由于继续维护分裂后页的锁信息
  • 锁合并
锁的合并,和锁的分裂,其实原理是一样的,参考上面即可。

至于锁合并和锁分裂的算法,比较复杂,这里就不介绍了
  • latch vs lock
* latch
  mutex
  rw-lock
  临界资源用完释放
  不支持死锁检测
  以上是应用程序中的锁,不是数据库的锁

* lock
  当事务结束后,释放
  支持死锁检测
  数据库中的锁

锁的兼容矩阵

  • X vs S
兼容性 X S
X N N
S N Y
  • IS,IX,S,X
兼容性 IS IX S X
IS Y Y Y N
IX Y Y N N
S Y N Y N
X N N N N
  • AI,IS,IX,S,X
兼容性 AI IS IX S X
AI N Y Y N N
IS Y Y Y Y N
IX Y Y Y N N
S N Y N Y N
X N N N N N

参考资料

1. https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html
2. MySQL技术内幕:InnoDB 存储引擎
3. MySQL内核:InnoDB 存储引擎

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