MySQL中InnoDB的锁介绍

文中论述仅限于InnoDB,比较浅显,由于没有找到可靠可信的资料,可能存在错误。


首先回顾事务的分类,MySQL中,事务可以分为四个级别:详写版本

  • 未提交读:Read uncommitted
    所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。读取未提交的数据,也被称之为脏读(Dirty Read)。
  • 已提交读:Read committed
    一个事务只能看见已经提交事务所做的改变,会出现不可重复读的问题。
  • 可重复读:Repeatable read
    MySQL的默认事务隔离级别,它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时,会看到同样的数据行,会出现幻读的问题。
  • 可串行化:Serializable
    强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别,可能导致大量的超时现象和锁竞争。

在MySQL默认的隔离级别(可重复读)下,已经不存在脏读、不可重复读的问题,并且InnoDB存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了幻读的问题。

为什么还需要锁机制呢?

来看下面这种情况:当两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值并发更新该行时,由于每个事务都不知道其他事务的存在,就会发生更新丢失问题——最后的更新覆盖了其他事务所做的更新
所以对于更新丢失这种问题,并不能单靠数据库事务控制器来解决,需要对要更新的数据加必要的锁来解决。

我们知道,InnoDB存储引擎的两个重要特性就是事务管理和行级锁。

所谓行级锁,顾名思义,就是对特定的一行或多行进行加锁。行级锁的锁定粒度最小(相对于表级锁和页级锁),发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。但行锁可能会出现死锁。

死锁的例子:
比如事务A和事务B同时对记录a和记录b进行更新,事务A先对记录a更新(更新操作时InnoDB会对该行自动加锁),然后尝试对记录b更新,事务B先对记录b更新(假如与事务A更新记录a同时进行),然后尝试对记录a更新。此时,两个事务都等待对方释放锁,同时又持有对方需要的锁,则陷入死循环。

InnoDB实现了两种类型的行锁。

  • 共享锁(S):允许一个事务去读一行,阻止其他事务获得相同记录集的排他锁。
  • 排他锁(X):允许获取排他锁的事务更新数据,阻止其他事务取得相同的记录集共享读锁和排他写锁。

为了允许行锁和表锁共存,实现多粒度锁机制,InnoDB还有两种内部使用的意向锁(Intention Locks),这两种意向锁都是表锁。

①意向共享锁(IS):事务打算给记录行共享锁,事务在给一个记录行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。

②意向排他锁(IX):事务打算给记录行加排他锁,事务在给一个记录行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。

意向锁是InnoDB自动加的,不需用户干预。

意向锁有啥用:解决表级锁和行级锁之间的冲突,比如事务A对表table1中的某条记录加了共享锁,让这一行只能读,不能写。此时,又有事务B申请table1的表锁。如果事务B申请成功,那么理论上它就能修改table1中的任意一行,这与A持有的行锁是冲突的。数据库需要避免这种冲突,就是说要让B的申请被阻塞,直到A释放了行锁。

那什么时候需要加锁呢?

对于UPDATE、DELETEINSERT语句,InnoDB会自动给涉及的记录集加排他锁;
对于普通SELECT语句,InnoDB不会任何锁,除非通过下述两种方式显式地加锁:
SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE:加共享锁
SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE:加排它锁

那只要是UPDATE、DELETEINSERT语句,都一定是行锁吗?并不是!
InnoDB行锁是通过索引上的索引项来实现的:只有通过索引条件检索记录,InnoDB才会使用行级锁,否则,InnoDB将使用表锁!在实际应用中,要特别注意InnoDB行锁的这一特性,不然的话,可能导致大量的锁冲突(表锁粒度大,并发情况下极容易发生锁冲突),从而影响并发性能。

另外,InnoDB还有一种锁,叫间隙锁。
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据来请求共享或排他锁时,InnoDB除了会给符合条件的已有记录的索引项加锁,还会对键值在条件范围内但并不存在的记录进行加锁,这种锁机制就是所谓的间隙锁(Next-Key锁)。

举例来说
假如emp表中只有101条记录,其empid的值分别是1,2,...,100,101
SQL:SELECT * FROM emp WHERE empid > 100 FOR UPDATE
是一个范围条件的检索,InnoDB不仅会对符合条件的empid值为101的记录加锁,也会对empid大于101(这些记录并不存在)的“间隙”加锁。

InnoDB使用间隙锁的目的,一方面是为了防止幻读,以满足相关隔离级别的要求,对于上面的例子,如果不使用间隙锁,如果其他事务插入了empid大于100的任何记录,那么本事务如果再次执行上述语句,就会发生幻读;另一方面,是为了满足其恢复和复制的需要(TODO)。
很显然,在使用范围条件检索并锁定记录时,InnoDB这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入,这往往会造成严重的锁等待。因此,在实际开发中,尤其是并发插入比较多的应用,我们要尽量优化业务逻辑,尽量使用相等条件来访问更新数据,避免使用范围条件。


参考

MySQL中的锁(表锁、行锁)
MySQL优化系列(八)--锁机制超详细解析(锁分类、事务并发、引擎并发控制)
MySQL innodb中各种SQL语句加锁分析
MySQL锁详解

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