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史上最全MySQL各种锁详解

史上最全MySQL各种锁详解

一、前言

锁是计算机在执行多线程或线程时用于并发访问同一共享资源时的同步机制,MySQL中的锁是在服务器层或者存储引擎层实现的,保证了数据访问的一致性与有效性。

MySQL锁可以按模式分类为:乐观锁与悲观锁。按粒度分可以分为全局锁、表级锁、页级锁、行级锁。按属性可以分为:共享锁、排它锁。按状态分为:意向共享锁、意向排它锁。按算法分为:间隙锁、临键锁、记录锁。

下面将会按照上图进行一一讲解。

二、全局锁、表级锁、页级锁、行级锁

1. 全局锁

(1) 概念

全局锁就是对整个数据库实例加锁。

(2) 应用场景

全库逻辑备份(mysqldump)

(3) 实现方式

MySQL 提供了一个加全局读锁的方法,命令是Flush tables with read lock (FTWRL)。

当你需要让整个库处于只读状态的时候,可以使用这个命令,之后其他线程的以下语句会被阻塞:数据更新语句(数据的增删改)、数据定义语句(包括建表、修改表结构等)和更新类事务的提交语句。

风险点:

如果在主库上备份,那么在备份期间都不能执行更新,业务基本上就能停止。

如果在从库上备份,那么备份期间从库不能执行主库同步过来的binlog,会导致主从延迟。

解决办法:

mysqldump使用参数--single-transaction,启动一个事务,确保拿到一致性视图。而由于MVCC的支持,这个过程中数据是可以正常更新的。

2. 表级锁

(1) 概念

当前操作的整张表加锁,最常使用的 MyISAM 与 InnoDB 都支持表级锁定。

MySQL 里面表级别的锁有两种:一种是表锁,一种是元数据锁(meta data lock,MDL)。

(2) 实现方式

表锁:lock tables … read/write;

例如lock tables t1 read, t2 write; 命令,则其他线程写 t1、读写 t2 的语句都会被阻塞。同时,线程 A 在执行 unlock tables 之前,也只能执行读 t1、读写 t2 的操作。连写 t1 都不允许,自然也不能在unlock tables之前访问其他表。

元数据锁:MDL 不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上,在 MySQL 5.5 版本中引入了 MDL,当对一个表做增删改查操作的时候,加 MDL读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加 MDL 写锁。

(3) 风险点

参考于:www.cnblogs.com/keme/p/1106…

给一个表加字段,或者修改字段,或者加索引,需要扫描全表的数据。在对大表操作的时候,肯定会特别小心,以免对线上服务造成影响。而实际上,即使是小表,操作不慎也会出问题。

1. sessionA:

begin;

select* from t limit 1;

2. sessionB:

select* from t limit 1;

3. sessionC:

altertable t add f int;

#会mdl锁住

4. sessionD:

select* from t limit 1;

我们可以看到 session A 先启动,这时候会对表 t 加一个 MDL 读锁。由于session B 需要的也是 MDL 读锁,因此可以正常执行。

之后 session C 会被 blocked,是因为 session A 的 MDL 读锁还没有释放,而 sessionC 需要MDL 写锁,因此只能被阻塞。

如果只有 session C 自己被阻塞还没什么关系,但是之后所有要在表 t 上新申请 MDL 读锁的请求也会被session C 阻塞。前面说了,所有对表的增删改查操作都需要先申请MDL 读锁,而这时读锁没有释放,对表alter ,产生了mdl写锁,把表t锁住了,这时候就对表t完全不可读写了

如果某个表上的查询语句频繁,而且客户端有重试机制,也就是说超时后会再起一个新session 再请求的话,这个库的线程很快就会爆满。

事务中的 MDL 锁,在语句执行开始时申请,但是语句结束后并不会马上释放,而会等到整个事务提交后再释放。
**注 :一般行锁都有锁超时时间。但是MDL锁没有超时时间的限制,只要事务没有提交就会一直锁注。**

(4) 解决办法

首先我们要解决长事务,事务不提交,就会一直占着 MDL 锁。在 MySQL 的information_schema 库的 innodb_trx 表中,你可以查到当前执行中的事务。如果你要做 DDL 变更的表刚好有长事务在执行,要考虑先暂停 DDL,或者 kill 掉这个长事务。这也是为什么需要在低峰期做ddl 变更。

3. 页级锁

(1) 概念

页级锁是 MySQL 中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。因此,采取了折衷的页级锁,一次锁定相邻的一组记录。BDB 引擎支持页级锁。

4.行级锁

(1) 概念

行级锁是粒度最低的锁,发生锁冲突的概率也最低、并发度最高。但是加锁慢、开销大,容易发生死锁现象。

MySQL中只有InnoDB支持行级锁,行级锁分为共享锁和排他锁。

(2) 实现方式

在MySQL中,行级锁并不是直接锁记录,而是锁索引。索引分为主键索引和非主键索引两种,如果一条sql语句操作了主键索引,MySQL就会锁定这条主键索引;如果一条语句操作了非主键索引,MySQL会先锁定该非主键索引,再锁定相关的主键索引。在UPDATE、DELETE操作时,MySQL不仅锁定WHERE条件扫描过的所有索引记录,而且会锁定相邻的键值,即所谓的next-key locking。

(3) 实战

我们演示一下行锁的表现,分别在session1和session2中执行update操作,看会不会被锁定。

可以看到由于session1迟迟未提交事务,session2在等待session1释放锁时出现了超过锁定超时的警告了。

那么如果session2执行id=2的操作会不会成功呢?

执行id=2的操作是可以成功的。

三、乐观锁和悲观锁

1. 乐观锁

(1) 概念

乐观锁是相对悲观锁而言的,乐观锁假设数据一般情况下不会造成冲突,所以在数据进行提交更新的时候,才会正式对数据的冲突与否进行检测,如果发现冲突了,则返回给用户错误的信息,让用户决定如何去做。

(2) 应用场景

适用于读多写少,因为如果出现大量的写操作,写冲突的可能性就会增大,业务层需要不断重试,会大大降低系统性能。

(3) 实现方式

一般使用数据版本(Version)记录机制实现,在数据库表中增加一个数字类型的“version”字段来实现。当读取数据时,将version字段的值一同读出,数据每更新一次,对此version值加一。当我们提交更新的时候,判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的version值进行比对,如果数据库表当前版本号与第一次取出来的version值相等,则予以更新,否则认为是过期数据。

(4) 实战

订单order表中id,status,version分别代表订单ID,订单状态,版本号。

1.查询订单信息

select id,status,versionfrom order where id=#{id};

2.用户支付成功

3.修改订单状态

update set status=支付成功,version=version+1 where id=#{id} and version=#{ version};

2. 悲观锁

(1) 概念

悲观锁,正如其名,具有强烈的独占和排他特性,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度,因此,在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。

(2) 应用场景

适用于并发量不大、写入操作比较频繁、数据一致性比较高的场景。

(3) 实现方式

在MySQL中使用悲观锁,必须关闭MySQL的自动提交,set autocommit=0。共享锁和排它锁是悲观锁的不同的实现,它俩都属于悲观锁的范畴。

(4) 实战

商品goods表中id,name,number分别代表商品ID,商品名称,商品库存。

1.开启事务并关闭自动提交

setautocommit=0;

2.查询商品信息

selectid,name,number from goods where id=1 for update;

3.用户下单,生成订单

4.修改商品库存

updateset number= number-1 where id=1;

5.提交事务

commit;

说明:select...for update是MySQL提供的实现悲观锁的方式,属于排它锁,在goods表中,id为1的那条数据就被当前事务锁定了,其它的要执行select id,name,number from goods where id=1for update;的事务必须等本次事务提交之后才能执行。这样我们可以保证当前的数据不会被其它事务修改。

注意:此时MySQL InnoDB默认行级锁。行级锁都是基于索引的,如果一条SQL语句用不到索引是不会使用行级锁的,会使用表级锁把整张表锁住。

四、共享锁和排它锁

1. 共享锁

(1) 概念

共享锁,又称之为读锁,简称S锁,当事务A对数据加上读锁后,其他事务只能对该数据加读锁,不能做任何修改操作,也就是不能添加写锁。只有当事务A上的读锁被释放后,其他事务才能对其添加写锁。

(2) 应用场景

共享锁主要是为了支持并发的读取数据而出现的,读取数据时,不允许其他事务对当前数据进行修改操作,从而避免”不可重读”的问题的出现。

适合于两张表存在关系时的写操作,拿mysql官方文档的例子来说,一个表是child表,一个是parent表,假设child表的某一列child_id映射到parent表的c_child_id列,那么从业务角度讲,此时我直接insert一条child_id=100记录到child表是存在风险的,因为刚insert的时候可能在parent表里删除了这条c_child_id=100的记录,那么业务数据就存在不一致的风险。正确的方法是再插入时执行select * from parent where c_child_id=100 lock in share mode,锁定了parent表的这条记录,然后执行insert into child(child_id)values (100)就不会存在这种问题了。

(3) 实现方式

select …lock in share mode

(4) 实战

session1持有共享锁,未提交。session2的查询不受影响,但是update操作会被一直阻塞,直到超时。

2. 排它锁

(1) 概念

排它锁,又称之为写锁,简称X锁,当事务对数据加上写锁后,其他事务既不能对该数据添加读写,也不能对该数据添加写锁,写锁与其他锁都是互斥的。只有当前数据写锁被释放后,其他事务才能对其添加写锁或者是读锁。

MySQL InnoDB引擎默认update,delete,insert都会自动给涉及到的数据加上排他锁,select语句默认不会加任何锁类型。

(2) 应用场景

写锁主要是为了解决在修改数据时,不允许其他事务对当前数据进行修改和读取操作,从而可以有效避免”脏读”问题的产生。

(3) 实现方式

select …for update

(4) 实战

session1排它锁查询。session2也做排它锁查询会被阻塞。

五、意向共享锁和意向排它锁

1. 概念

意向锁是表锁,为了协调行锁和表锁的关系,支持多粒度(表锁与行锁)的锁并存。

2. 作用

当有事务A有行锁时,MySQL会自动为该表添加意向锁,事务B如果想申请整个表的写锁,那么不需要遍历每一行判断是否存在行锁,而直接判断是否存在意向锁,增强性能。

3. 意向锁的兼容互斥性

4. 实战注意:这里的排它 / 共享锁指的都是表锁!!!意向锁不会与行级的共享 / 排它锁互斥!!!

session1获取了某一行的排他锁,并未提交:

select*from goods where id=1 for update;

此时 goods 表存在两把锁:goods 表上的意向排它锁与 id 为 1 的数据行上的排它锁。

session2 想要获取 goods 表的共享锁:

LOCK TABLES goods READ;

此时session2 检测session1 持有goods 表的意向排他锁,就可以得知session1必然持有该表中某些数据行的排他锁,那么session2 对 goods 表的加锁请求就会被排斥(阻塞),而无需去检测表中的每一行数据是否存在排它锁。

六、间隙锁、临键锁、记录锁

  • 概念

记录锁、间隙锁、临键锁都是排它锁,而记录锁的使用方法跟排它锁介绍一致。

  • 记录锁

记录锁是封锁记录,记录锁也叫行锁,例如:

select *from goods where **`id`=**1 for update;

它会在 id=1 的记录上加上记录锁,以阻止其他事务插入,更新,删除 id=1 这一行。

  • 间隙锁

间隙锁基于非唯一索引,它锁定一段范围内的索引记录。使用间隙锁锁住的是一个区间,而不仅仅是这个区间中的每一条数据。

select* from goods where id between 1 and 10 for update;

即所有在(1,10)区间内的记录行都会被锁住,所有id 为 2、3、4、5、6、7、8、9 的数据行的插入会被阻塞,但是 1和 10 两条记录行并不会被锁住。

  • 临键锁

临键锁,是记录锁与间隙锁的组合,它的封锁范围,既包含索引记录,又包含索引区间,是一个左开右闭区间。临键锁的主要目的,也是为了避免幻读(Phantom Read)。如果把事务的隔离级别降级为RC,临键锁则也会失效。

每个数据行上的非唯一索引列上都会存在一把临键锁,当某个事务持有该数据行的临键锁时,会锁住一段左开右闭区间的数据。需要强调的一点是,InnoDB 中行级锁是基于索引实现的,临键锁只与非唯一索引列有关,在唯一索引列(包括主键列)上不存在临键锁。

goods表中隐藏的临键锁有:(-∞, 96],(96, 99],(99, +∞]

session1 在对 number 为 96 的列进行 update 操作的同时,也获取了(-∞, 96],(96, 99]这两个区间内的临键锁。

最终我们就可以得知,在根据非唯一索引对记录行进行 UPDATE \ FOR UPDATE \LOCK IN SHARE MODE 操作时,InnoDB 会获取该记录行的临键锁,公式为:左gap lock + record lock + 右gap lock。

即session1在执行了上述的 SQL 后,最终被锁住的记录区间为 (-∞, 99)。

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