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mysql行锁(转载)

321人浏览 / 0人评论 / | 这是对我有帮助的文章  | 分类: 数据库技术  | 标签: 转载  | 

作者:缘聚则合缘灭则散

链接:https://blog.csdn.net/u014207606/article/details/84641026

来源:CSDN


一句话点评(个人观点,不喜勿喷):了解一下mysql(innoDB)各种不同的锁,了解了不同的锁后,我们就可以在程序中利用不同的锁进行事务控制了

一、概述

mysql中并不是所有的存储引擎支持行锁,其中InnoDB引擎是支持行锁的,当然该引擎也是支持表锁的。
InnoDB引擎中的事务有四大特性(原子性、一致性、隔离型、持久性),数据库为了维护这些性质,尤其是一致性和隔离性(保证事务与事务之间相对独立,互不干扰),底层一般使用加锁这种方式,有些隔离级别是基于多版本控制机制(MVCC)实现的,MVCC是一种乐观锁,表锁和行锁是一种悲观锁。同时数据库又是个高并发的应用,同一时间会有大量的并发访问,如果加锁过度,会极大的降低并发处理能力。所以对于加锁的处理,可以说就是数据库对于事务处理的精髓所在。这里通过分析MySQL中InnoDB引擎的加锁机制,来让读者更好的理解,在事务处理中数据库到底做了什么,以便更好的使用事务。

二、InnoDB锁问题

InnoDB与MyISAM的最大不同有两点:一是支持事务(TRANSACTION);二是采用了行级锁。
行级锁和表级锁本来就有许多不同之处,另外,事务的引入也带来了一些新问题。

1.事务(Transaction)及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有4属性,通常称为事务的ACID属性。
原性性(Actomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
一致性(Consistent):在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以操持完整性;事务结束时,所有的内部数据结构(如B树索引或双向链表)也都必须是正确的。
隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

2.并发事务带来的问题

相对于串行处理来说,并发事务处理能大大增加数据库资源的利用率,提高数据库系统的事务吞吐量,从而可以支持可以支持更多的用户。但并发事务处理也会带来一些问题,主要包括以下几种情况。
更新丢失(Lost Update):当两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值更新该行时,由于每个事务都不知道其他事务的存在,就会发生丢失更新问题——最后的更新覆盖了其他事务所做的更新。例如,两个编辑人员制作了同一文档的电子副本。每个编辑人员独立地更改其副本,然后保存更改后的副本,这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改保存其更改副本的编辑人员覆盖另一个编辑人员所做的修改。如果在一个编辑人员完成并提交事务之前,另一个编辑人员不能访问同一文件,则可避免此问题
脏读(Dirty Reads):一个事务正在对一条记录做修改,在这个事务并提交前,这条记录的数据就处于不一致状态;这时,另一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,第二个事务读取了这些“脏”的数据,并据此做进一步的处理,就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做“脏读”
不可重复读(Non-Repeatable Reads):一个事务在读取某些数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了!这种现象叫做“不可重复读”
幻读(Phantom Reads):一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据,这种现象就称为“幻读”

3.事务隔离级别

在并发事务处理带来的问题中,“更新丢失”通常应该是完全避免的。但防止更新丢失,并不能单靠数据库事务控制器来解决,需要应用程序对要更新的数据加必要的锁来解决,因此,防止更新丢失应该是应用的责任
“脏读”、“不可重复读”和“幻读”,其实都是数据库读一致性问题,必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。数据库实现事务隔离的方式,基本可以分为以下两种:
一种是在读取数据前,对其加,阻止其他事务对数据进行修改。
另一种是不用加任何锁,通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照(Snapshot),并用这个快照来提供一定级别(语句级或事务级)的一致性读取。从用户的角度,好像是数据库可以提供同一数据的多个版本,因此,这种技术叫做数据多版本并发控制(MultiVersion Concurrency Control,简称MVCC或MCC),也经常称为多版本数据库。
数据库的事务隔离级别越严格,并发副作用越小,但付出的代价也就越大,因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上“串行化”进行,这显然与“并发”是矛盾的,同时,不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的,比如许多应用对“不可重复读”和“幻读”并不敏感,可能更关心数据并发访问的能力。
为了解决“隔离”与“并发”的矛盾,ISO/ANSI SQL92定义了4个事务隔离级别,每个级别的隔离程度不同,允许出现的副作用也不同,应用可以根据自己业务逻辑要求,通过选择不同的隔离级别来平衡"隔离"与"并发"的矛盾
事务4种隔离级别比较

最后要说明的是:各具体数据库并不一定完全实现了上述4个隔离级别,例如,Oracle只提供Read committed和Serializable两个标准级别,另外还自己定义的Read only隔离级别:SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定义的4个级别外,还支持一个叫做"快照"的隔离级别,但严格来说它是一个用MVCC实现的Serializable隔离级别。MySQL支持全部4个隔离级别,但在具体实现时,有一些特点,比如在一些隔离级下是采用MVCC一致性读,但某些情况又不是

三、 InnoDB的行锁模式及加锁方法

InnoDB实现了以下两种类型的行锁
共享锁(s):允许一个事务去读一行,阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。–读锁
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数据集共享读锁和排他写锁。–写锁
另外,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
意向共享锁(IS):事务打算给数据行共享锁,事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。
意向排他锁(IX):事务打算给数据行加排他锁,事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。
InnoDB行锁模式兼容性列表

如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容,InnoDB就将请求的锁授予该事务;反之,如果两者两者不兼容,该事务就要等待锁释放。
自动加锁– 意向锁是InnoDB自动加的,不需用户干预对于UPDATE、DELETE和INSERT语句,InnoDB会自动给涉及及数据集加排他锁(X);对于普通SELECT语句,InnoDB不会加任务锁;
显示加锁–事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排锁:
共享锁(S):SELECT * FROM table_name WHERE … LOCK IN SHARE MODE
排他锁(X):SELECT * FROM table_name WHERE … FOR UPDATE
用SELECT … IN SHARE MODE获得共享锁,主要用在需要数据依存关系时确认某行记录是否存在,并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作,则很有可能造成死锁,对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用,应该使用SELECT … FOR UPDATE方式获取排他锁。

在如表3-1所示的例子中,使用了SELECT … IN SHARE MODE加锁后再更新记录,看看会出现什么情况,其中actor表的actor_id字段为主键。

表3-1 InnoDB存储引擎的共享锁例子

set autocommit=0 关闭自动提交(对当前数据库连接生效)
一个线程占用了锁,需要commit、roolback,或异常退出等方式释放锁

当使用SELECT…FOR UPDATE加锁后再更新记录,出现如表3-2所示的情况。

表3-2

四、InnoDB行锁实现方式

InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的,这一点MySQL与Oracle不同,后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。
InnoDB行锁分3种
Record lock: 记录加锁,对索引项加锁
Gap lock:间隙加锁,对索引项之间的‘间隙’,第一条记录前的‘间隙’或最后一条记录后的‘间隙’加锁
Next-key lock:前两种的组合,即给间隙和记录加锁
InnoDB这种行锁实现特点意味着:只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,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,从而影响并发性能。

下面通过一些实际例子来加以说明。

(1) 在不通过索引条件查询的时候,InnoDB确实使用的是表锁,而不是行锁

在如表所示的例子中,开始tab_no_index表没有索引
mysql> create table tab_no_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)
mysql> insert into tab_no_index values(1,‘1’),(2,‘2’),(3,‘3’),(4,‘4’);
Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0

表4-1

在如表4-1所示的例子中,看起来session_1只给一行加了排他锁,但session_2在请求其他行的排他锁时,却出现了锁等待!
原因就是在没有索引的情况下,InnoDB只能使用表锁

当我们给其增加一个索引后,InnoDB就只锁定了符合条件的行,如表表4-2所示。
创建tab_with_index表,id字段有普通索引:
mysql> create table tab_with_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)
mysql> alter table tab_with_index add index id(id);
Query OK, 4 rows affected (0.24 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
表4-2

(2)由于MySQL的行锁是针对索引加的锁,不是针对记录加的锁,所以虽然是访问不同行的记录,但是如果是使用相同的索引键,是会出现锁冲突的。应用设计的时候要注意这一点。
在如表表4-3所示的例子中,表tab_with_index的id字段有索引,name字段没有索引.
mysql> alter table tab_with_index drop index name;
Query OK, 4 rows affected (0.22 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql> insert into tab_with_index values(1,‘4’);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> select * from tab_with_index where id = 1;
±-----±-----+
| id | name |
±-----±-----+
| 1 | 1 |
| 1 | 4 |
±-----±-----+
2 rows in set (0.00 sec)
表4-3 InnoDB存储引擎使用相同索引键的阻塞例子

(3)当表有多个索引的时候,不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行,
另外,不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引,InnoDB都会使用行锁来对数据加锁。

在如表4-4所示的例子中,表tab_with_index的id字段有主键索引,name字段有普通索引:
mysql> alter table tab_with_index add index name(name);
Query OK, 5 rows affected (0.23 sec)
Records: 5 Duplicates: 0 Warnings: 0
表4-1

(4)即便在条件中使用了索引字段,但是否使用索引来检索数据是由MySQL通过判断不同执行计划的代价来决定的,如果MySQL认为全表扫描效率更高,比如对一些很小的表,它就不会使用索引,这种情况下InnoDB将使用表锁,而不是行锁。因此,在分析锁冲突时,别忘了检查SQL的执行计划,以确认是否真正使用了索引。关于MySQL在什么情况下不使用索引的详细讨论,参见本章“索引问题”一节的介绍。

在下面的例子中,检索值的数据类型与索引字段不同,虽然MySQL能够进行数据类型转换,但却不会使用索引,从而导致InnoDB使用表锁。通过用explain检查两条SQL的执行计划,我们可以清楚地看到了这一点。
例子中tab_with_index表的name字段有索引,但是name字段是varchar类型的,如果where条件中不是和varchar类型进行比较,则会对name进行类型转换,而执行的全表扫描。
mysql> alter table tab_no_index add index name(name);
Query OK, 4 rows affected (8.06 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql> explain select * from tab_with_index where name = 1 \G
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: tab_with_index
type: ALL
possible_keys: name
key: NULL
key_len: NULL
ref: NULL
rows: 4
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab_with_index where name = ‘1’ \G
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: tab_with_index
type: ref
possible_keys: name
key: name
key_len: 23
ref: const
rows: 1
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)

五、 间隙锁(Next-Key锁)

当我们用范围条件而不是相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁;对于键值在条件范围内但并不存在的记录叫做“间隙(GAP)”,``InnoDB也会对这个“间隙”加锁(符合条件的记录也会加锁),这种锁机制就是所谓的间隙锁(Next-Key锁)。
特别说明的是,InnoDB除了通过范围条件加锁时使用间隙锁外,如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁,InnoDB也会使用间隙锁!

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,下面的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,如果不用间隙锁,则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;
另外一方面,是为了满足其恢复和复制的需要。有关其恢复和复制对锁机制的影响,以及不同隔离级别下InnoDB使用间隙锁的情况,在后续的章节中会做进一步介绍。
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,在实际应用开发中,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。

在如表5-1所示的例子中,假如emp表中只有101条记录,其empid的值分别是1,2,…,100,101。
表5-1 InnoDB存储引擎的间隙锁阻塞例子


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