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1. 概述
锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在程序开发中会存在多线程同步的问题#xff0c;当多个线程并发访问某个数据的时候#xff0c;尤其是针对一-些敏感的数据(比如订单、金额等)#xff0c;我们就需要保证这个数据在任何 时刻最多只…第15章_锁
1. 概述
锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在程序开发中会存在多线程同步的问题当多个线程并发访问某个数据的时候尤其是针对一-些敏感的数据(比如订单、金额等)我们就需要保证这个数据在任何 时刻最多只有一个线程在访问,保证数据的完整性和一致性。 在开发过程中加锁是为了保证数据的一致性,这个 思想在数据库领域中同样很重要。
在数据库中除传统的计算资源如CPU、RAM、I/O等的争用以外数据也是一种供许多用户共享的资源。为保证数据的一致性需要对 并发操作进行控制 因此产生了 锁 。同时 锁机制 也为实现MySQL 的各个隔离级别提供了保证。 锁冲突 也是影响数据库 并发访问性能 的一个重要因素。所以锁对数据库而言显得尤其重要也更加复杂。
2. MySQL并发事务访问相同记录
并发事务访问相同记录的情况大致可以划分为3种
2.1 读-读情况
读-读情况即并发事务相继读取相同的记录。读取操作本身不会对记录有任何影响并不会引起什么问题所以允许这种情况的发生。
2.2 写-写情况
写-写 情况即并发事务相继对相同的记录做出改动。
在这种情况下会发生 脏写 的问题任何一种隔离级别都不允许这种问题的发生。所以在多个未提交事务相继对一条记录做改动时需要让它们 排队执行 这个排队的过程其实是通过 锁 来实现的。这个所谓的锁其实是一个内存中的结构 在事务执行前本来是没有锁的也就是说一开始是没有锁结构和记录进行关联的。 当一个事务想对这条记录做改动时首先会看看内存中有没有与这条记录关联的锁结构,当没有的时候就会在内存中生成一个锁结构与之关联。比如事务T1要对这条记录做改动就需要生成一个锁结构与之关联: 在锁结构里有很多信息为了简化理解只把两个比较重要的属性拿了出来
trx信息代表这个锁结构是哪个事务生成的。is_waiting代表当前事务是否在等待。
在事务T1改动了这条记录后就生成了一个锁结构与该记录关联因为之前没有别的事务为这条记录加锁所以is_waiting属性就是false我们把这个场景就称值为获取锁成功或者加锁成功然后就可以继续执行操作了。
在事务T1提交之前另一个事务T2也想对该记录做改动那么先看看有没有锁结构与这条记录关联发现有一个锁结构与之关联后然后也生成了一个锁结构与这条记录关联不过锁结构的is_waiting属性值为true表示当前事务需要等待我们把这个场景就称之为获取锁失败或者加锁失败图示 在事务T1提交之后就会把该事务生成的锁结构释放掉然后看看还有没有别的事务在等待获取锁发现了事务T2还在等待获取锁所以把事务T2对应的锁结构的is_waiting属性设置为false然后把该事务对应的线程唤醒让它继续执行此时事务T2就算获取到锁了。效果就是这样。 小结几种说法 不加锁 意思就是不需要在内存中生成对应的 锁结构 可以直接执行操作。 获取锁成功或者加锁成功 意思就是在内存中生成了对应的 锁结构 而且锁结构的 is_waiting 属性为 false 也就是事务 可以继续执行操作。 获取锁失败或者加锁失败或者没有获取到锁 意思就是在内存中生成了对应的 锁结构 不过锁结构的 is_waiting 属性为 true 也就是事务 需要等待不可以继续执行操作。
2.3 读-写或写-读情况
读-写 或 写-读 即一个事务进行读取操作另一个进行改动操作。这种情况下可能发生 脏读 、 不可重 复读 、 幻读 的问题。
各个数据库厂商对 SQL标准 的支持都可能不一样。比如MySQL在 REPEATABLE READ 隔离级别上就已经解决了 幻读 问题。
2.4 并发问题的解决方案
怎么解决 脏读 、 不可重复读 、 幻读 这些问题呢其实有两种可选的解决方案
方案一读操作利用多版本并发控制 MVCC 下章讲解写操作进行 加锁 。
所谓的MVCC就是生成一个ReadView通过ReadView找到符合条件的记录版本(历史版本由undo日志构. 建)。查询语句只能读到在生成ReadView之前已提交事务所做的更改在生成ReadView之前未提交的事务或者之 后才开启的事务所做的更改是看不到的。而写操作肯定针对的是最新版本的记录读记录的历史版本和改动记录 的最新版本本身并不冲突也就是采用MVCC时读- 写操作并不冲突。 普通的SELECT语句在READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别下会使用到MVCC读取记录。 在 READ COMMITTED 隔离级别下一个事务在执行过程中每次执行SELECT操作时都会生成一 个ReadViewReadView的存在本身就保证了事务不可以读取到未提交的事务所做的更改 也就是避免了脏读现象在 REPEATABLE READ 隔离级别下一个事务在执行过程中只有 第一次执行SELECT操作 才会生成一个ReadView之后的SELECT操作都 复用 这个ReadView这样也就避免了不可重复读和幻读的问题。 方案二读、写操作都采用 加锁 的方式。
如果我们的一些业务场景不允许读取记录的旧版本,而是每次都必须去读取记录的最新版本。比如在银行存款的事务中你需要先把账户的余额读出来然后将其加上本次存款的数额最后再写到数据库中。在将账户余额 读取出来后就不想让别的事务再访问该余额直到本次存款事务执行完成其他事务才可以访问账户的余额。 这样在读取记录的时候就需要对其进行加锁操作这样也就意味着读操作和写操作也像写-写操作那样排队执行。
脏读的产生是因为当前事务读取了另一个未提交事务写的一条记录,如果另-一个事务在写记录的时候就给这条记录加锁那么当前事务就无法继续读取该记录了所以也就不会有脏读问题的产生了。
不可重复读的产生是因为当前事务先读取一条记录另外一个事务对该记录做了改动之后并提交之后当前事务再次读取时会获得不同的值如果在当前事务读取记录时就给该记录加锁那么另一个事务就无法修改该记录,自然也不会发生不可重复读了。
幻读问题的产生是因为当前事务读取了一个范围的记录然后另外的事务向该范围内插入了新记录当前事务再次读取该范围的记录时发现了新插入的新记录。采用加锁的方式解决幻读问题就有一些麻烦 因为当前事务在第一次读取记录时幻影记录并不存在 所以读取的时候加锁就有点尴尬(因为你并不知道给谁加锁)。 小结对比发现 采用 MVCC 方式的话 读-写 操作彼此并不冲突 性能更高 。采用 加锁 方式的话 读-写 操作彼此需要 排队执行 影响性能。 一般情况下我们当然愿意采用 MVCC 来解决 读-写 操作并发执行的问题但是业务在某些特殊情况下要求必须采用 加锁 的方式执行。下面就讲解下MySQL中不同类别的锁。
3. 锁的不同角度分类
锁的分类图如下 3.1 从数据操作的类型划分读锁、写锁
对于数据库中并发事务的读-读情况并不会引起什么问题。对于写-写、实-写 或写-读这些情况可能会引起一些问题需要使用MVCC或者加锁的方式来解决它们。在使用加锁的方式解决问题时由于既要允许读-读情况不 受影响又要使写-写、读-写或写-读情况中的操作相互阻塞所以MySQL实现一个由两种类型的锁组成的锁系 统来解决。这两种类型的锁通常被称为共享锁(Shared Lock, S Lock)和排他锁(Exclusive Lock, X Lock) 也叫读锁(readlock)和写锁(write[ock) 。
读锁 也称为 共享锁 、英文用 S 表示。针对同一份数据多个事务的读操作可以同时进行而不会互相影响相互不阻塞的。写锁 也称为 排他锁 、英文用 X 表示。当前写操作没有完成前它会阻断其他写锁和读锁。这样 就能确保在给定的时间里只有一个事务能执行写入并防止其他用户读取正在写入的同一资源。
需要注意的是对于 InnoDB 引擎来说读锁和写锁可以加在表上也可以加在行上。
行级读写锁 :如果一个事务T1已经获得了某个行r的读锁那么此时另外的一个事务T2是可以去获得 这个行r的读锁的因为读取操作并没有改变行r的数据;但是,如果某个事务T3想获得行r的写锁则它必须 等待事务T1、T2 释放掉行r上的读锁才行。
X锁S锁X锁不兼容不兼容S锁不兼容兼容
1. 锁定读
在采用加锁方式解决脏读、不可重复读、 幻读这些问题时读取一条记录时需要获取该记录的S锁其实是不严谨的有时候需要在读取记录时就获取记录的X锁来禁止别的事务读写该记录为此MySQL提出了两种比较 特殊的SELECT语句格式:
对读取的记录加S锁:
SELECT . .. LOCK IN SHARE MODE ;
或
SELECT ... FOR SHARE; #(8.0新增语法)在普通的SELECT语句后边加LOCK IN SHARE MODE 如果当前事务执行了该语句那么它会为读取到的记录加S锁这样允许别的事务继续获取这些记录的S锁(此方说别的事务也使用 SELECT … LOCK IN SHARE MODE语句来读取这些记录) 但是不能获取这些记录的X锁(比如使用 SELECT … FOR UPDATE 语句来读 取这些记录或者直接修改这些记录)。如果别的事务想要获取这些记录的X锁那么它们会阻塞直到当前 事务提交之后将这些记录上的S锁释放掉。
对读取的记录添加X锁
SELECT ... FOR UPDATE;在普通的SELECT语句后边加FOR UPDATE 如果当前事务执行了该语句那么它会为读取到的记录加X锁, 这样既不允许别的事务获取这些记录的S锁(此方说别的事务使用 SELECT …LOCK IN SHARE MODE语句来读取这些记录) 也不允许获取这些记录的X锁(比如使用 SELECT … FOR UPDATE 语句来读取这些记录,或者直接修改这些记录)。如果别的事务想要获取这些记录的S锁或者X锁,那么它们会阻塞直到当前事务提交之后将这些记录上的X锁释放掉。
MySQL8.0新特性: 在5.7及之前的版本SELECT … FOR UPDATE,如果获取不到锁会- -直等待直到 innodb_lock_wait_timeout超时。在8.0版本中SELECT … FOR UPDATE, SELECT … FOR SHARE添加 NOWAIT、SKIP LOCKED 语法跳过锁等待或者跳过锁定。
通过添加NOWAIT、SKIP LOCKED语法能够立即返回。如果查询的行已经加锁: 那么NOWAIT会立即报错返回而SKIP LOCKED也会立即返回只是返回的结果中不包含被锁定的行。
2. 写操作
平常所用到的写操作无非是DELETE、UPDATE、 INSERT这三种: DELETE : 对一条记录做DELETE操作的过程其实是先在B树中定位到这条记录的位置然后获取这条记录的X锁再执行delete mark 操作。我们也可以把这个定位待删除记录在B树中位置的过程看成是一个获取 X锁的锁定读。 UPDATE: 在对一条记录做UPDATE操作时分为三种情况: 情况1:未修改该记录的键值,并且被更新的列占用的存储空间在修改前后未发生变化。 则先在B树中定位到这条记录的位置然后再获取一下记录的X锁最后在原记录的位置进行修改操作。我们也可以把这个定位待修改记录在B树中位置的过程看成是一个获取 X锁的锁定读情况2:未修改该记录的键值并且至少有一个被更新的列占用的存储空间在修改前后发生变化。 则先在B树中定位到这条记录的位置然后获取一下记录的 X锁将该记录彻底删除掉(就是把记录彻底移入垃圾链表)最后再插入一条新记录。这个定位待修改记录在B树中位置的过程看成是一个获取X锁的锁定读新插入的记录由INSERT操作提供的隐式锁进行保护。情况3:修改了该记录的键值则相当于在原记录上做DELETE操作之后再来一 次INSERT操作,加锁操作就需要按照DELETE和INSERT的规则进行了。 INSERT : 一般情况下 新插入一条记录的操作并不加锁通过一种称之为隐式锁的结构来保护这条新插入的记录在本事务提交前不被别的事务访问。
3.2 从数据操作的粒度划分表级锁、页级锁、行锁
为了尽可能提高数据库的并发度每次锁定的数据范围越小越好理论上每次只锁定当前操作的数据的方案会得到最大的并发度但是管理锁是很耗资源的事情(涉及获取、检查、释放锁等动作)。因此数据库系统需要在高并发响应和系统性能两方面进行平衡这样就产生了“锁粒度(Lock granularity) ”的概念。
对一条记录加锁影响的也只是这条记录而已我们就说这个锁的粒度比较细;其实一个事务也可以在表级别进行加锁自然就被称之为表级锁或者表锁对一个表加锁影响整个表中的记录我们就说这个锁的粒度比较粗。锁 的粒度主要分为表级锁、页级锁和行锁。
1. 表锁Table Lock
该锁会锁定整张表它是MySQL中最基本的锁策略,并不依赖于存储引擎(不管你是 MySQL的什么存储引擎, 对于表锁的策略都是一样的)并且表锁是开销最小的策略(因为粒度比较大)。由于表级锁一次会将整个表锁 定所以可以很好的避免死锁问题。当然锁的粒度大所带来最大的负面影响就是出现锁资源争用的概率也会最 高导致并发率大打折扣。
① 表级别的S锁、X锁
在对某个表执行SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句时InnoDB存储引擎是不会为这个表添加表级别的 S锁 或者 X锁 的。在对某个表执行一些诸如 ALTER TABLE 、 DROP TABLE 这类的 DDL 语句时其他事务对这个表并发执行诸如SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE的语句会发生阻塞。同理某个事务中对某个表执行SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句时在其他会话中对这个表执行 DDL 语句也会 发生阻塞。这个过程其实是通过在 server层使用一种称之为 元数据锁 英文名 Metadata Locks 简称 MDL 结构来实现的。
一般情况下不会使用InnoDB存储引擎提供的表级别的 S锁 和 X锁 。只会在一些特殊情况下比方说 崩溃恢复 过程中用到。比如在系统变量 autocommit0innodb_table_locks 1 时 手动 获取 InnoDB存储引擎提供的表t 的 S锁 或者 X锁 可以这么写
LOCK TABLES t READ InnoDB存储引擎会对表 t 加表级别的 S锁 。LOCK TABLES t WRITE InnoDB存储引擎会对表 t 加表级别的 X锁 。
不过尽量避免在使用InnoDB存储引擎的表上使用 LOCK TABLES 这样的手动锁表语句它们并不会提供 什么额外的保护只是会降低并发能力而已。InnoDB的厉害之处还是实现了更细粒度的 行锁 关于 InnoDB表级别的 S锁 和 X锁 大家了解一下就可以了。
**举例**下面我们讲解MyISAM引擎下的表锁。
步骤1创建表并添加数据
CREATE TABLE mylock(
id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment,
NAME VARCHAR(20)
)ENGINE myisam;# 插入一条数据
INSERT INTO mylock(NAME) VALUES(a);# 查询表中所有数据
SELECT * FROM mylock;
----------
| id | Name |
----------
| 1 | a |
----------步骤2查看表上加过的锁
SHOW OPEN TABLES; # 主要关注In_use字段的值
或者
SHOW OPEN TABLES where In_use 0;上面的结果表明当前数据库中没有被锁定的表
步骤3手动增加表锁命令
LOCK TABLES t READ; # 存储引擎会对表t加表级别的共享锁。共享锁也叫读锁或S锁Share的缩写
LOCK TABLES t WRITE; # 存储引擎会对表t加表级别的排他锁。排他锁也叫独占锁、写锁或X锁exclusive的缩写步骤4释放表锁
UNLOCK TABLES; # 使用此命令解锁当前加锁的表总结
MyISAM在执行查询语句(SELECT) 前,会给涉及的所有表加读锁在执行增删改操作前会给涉及的表加写锁。 InnoDB存储引擎是不会为这个表添加表级别的读锁或者写锁的。 MySQL的表级锁有两种模式: (以MyISAM表进行操作的演示)
表共享读锁(Table Read Lock)表独占写锁(Table Write Lock)
锁类型自己可读自己可写自己可操作其他表他人可读他人可写读锁是否否是否等待锁释放写锁是是否否等待锁释放否等待锁释放
② 意向锁 intention lock
InnoDB 支持 多粒度锁multiple granularity locking 它允许 行级锁 与 表级锁 共存而意向锁就是其中的一种 表锁 。
意向锁的存在是为了协调行锁和表锁的关系支持多粒度表锁和行锁的锁并存。意向锁是一种不与行级锁冲突表级锁这一点非常重要。表明“某个事务正在某些行持有了锁或该事务准备去持有锁”
意向锁分为两种 意向共享锁intention shared lock, IS事务有意向对表中的某些行加共享锁S锁 -- 事务要获取某些行的 S 锁必须先获得表的 IS 锁。
SELECT column FROM table ... LOCK IN SHARE MODE;意向排他锁intention exclusive lock, IX事务有意向对表中的某些行加排他锁X锁 -- 事务要获取某些行的 X 锁必须先获得表的 IX 锁。
SELECT column FROM table ... FOR UPDATE;即意向锁是由存储引擎 自己维护的 用户无法手动操作意向锁在为数据行加共享 / 排他锁之前 InooDB 会先获取该数据行 所在数据表的对应意向锁 。
1. 意向锁要解决的问题
现在有两个事务,分别是T1和T2,其中T2试图在该表级别上应用共享或排它锁如果没有意向锁存在那么T2就 需要去检查各个页或行是否存在锁;如果存在意向锁那么此时就会受到由T1控制的表级别意向锁的阻塞。T2在 锁定该表前不必检查各个页或行锁,而只需检查表上的意向锁。简单来说就是给更大一级别的空间示意里面是否 已经上过锁。
在数据表的场景中如果我们给某一行数据加上了排它锁数据库会自动给更大一级的空间 比如数据页或数据表加上意向锁告诉其他事务这个数据页或数据表已经有人上过排它锁了这样当其他人想要获取数据表排它锁的时候只需要了解是否有人已经获取了这个数据表的意向排他锁即可。
如果事务想要获得数据表中某些记录的共享锁就需要在数据表上添加意向共享锁。如果事务想要获得数据表中某些记录的排他锁就需要在数据表上添加意向排他锁。
这时意向锁会告诉其他事务已经有人锁定了表中的某些记录。
CREATE TABLE teacher (id int NOT NULL,name varchar(255) NOT NULL,PRIMARY KEY (id)
)ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8mb4 COLLATEutf8mb4_0900_ai_ci;INSERT INTO teacher VALUES
(1, zhangsan),
(2, lisi),
(3, wangwu),
(4, zhaoliu),
(5, songhongkang),
(6, leifengyang);假设事务A获取了某一行的排他锁并未提交语句如下所示:
BEGIN;
SELECT * FROM teacher WHERE id 6 FOR UPDATE;事务B想要获取teacher表的表读锁语句如下
BEGIN;
LOCK TABLES teacher READ;BEGIN;
SELECT * FROM teacher WHERE id 6 FOR UPDATE;此时teacher表存在两把锁teacher表上的意向排他锁与id为6的数据行上的排他锁。事务B想要获取teacher表的共享锁。
BEGIN;
LOCK TABLES teacher READ;此时事务B检测事务A持有teacher表的意向排他锁就可以得知事务A必须持有该表中某些数据行的排他锁那么事务B对teacher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他锁。
意向锁之间的关系
意向共享锁IS意向排他锁IX意向共享锁IS兼容兼容意向排他锁IX兼容兼容
意向锁和普通锁之间的关系
意向共享锁IS意向排他锁IX共享锁S兼容互斥排他锁X互斥互斥
意向锁的并发性
意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥正因为如此意向锁并不会影响到多个事务对不同数据行加排他锁时的并发性。不然我们直接用普通的表锁就行了
我们扩展一下上面 teacher表的例子来概括一下意向锁的作用一条数据从被锁定到被释放的过程中可 能存在多种不同锁但是这里我们只着重表现意向锁。
事务A先获得了某一行的排他锁并未提交
BEGIN;
SELECT * FROM teacher WHERE id 6 FOR UPDATE;事务A获取了teacher表上的意向排他锁。事务A获取了id为6的数据行上的排他锁。之后事务B想要获取teacher表上的共享锁。
BEGIN;
LOCK TABLES teacher READ;事务B检测到事务A持有teacher表的意向排他锁。事务B对teacher表的加锁请求被阻塞排斥。最后事务C也想获取teacher表中某一行的排他锁。
BEGIN;
SELECT * FROM teacher WHERE id 5 FOR UPDATE;事务C申请teacher表的意向排他锁。事务C检测到事务A持有teacher表的意向排他锁。因为意向锁之间并不互斥所以事务C获取到了teacher表的意向排他锁。因为id为5的数据行上不存在任何排他锁最终事务C成功获取到了该数据行上的排他锁。
从上面的案例可以得到如下结论
InnoDB 支持 多粒度锁 特定场景下行级锁可以与表级锁共存。意向锁之间互不排斥但除了 IS 与 S 兼容外 意向锁会与 共享锁 / 排他锁 互斥 。IXIS是表级锁不会和行级的XS锁发生冲突。只会和表级的XS发生冲突。意向锁在保证并发性的前提下实现了 行锁和表锁共存 且 满足事务隔离性 的要求。
③ 自增锁AUTO-INC锁
在使用MySQL过程中我们可以为表的某个列添加 AUTO_INCREMENT 属性。举例
CREATE TABLE teacher (
id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
name varchar(255) NOT NULL,
PRIMARY KEY (id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8mb4 COLLATEutf8mb4_0900_ai_ci;由于这个表的id字段声明了AUTO_INCREMENT意味着在书写插入语句时不需要为其赋值SQL语句修改 如下所示。
INSERT INTO teacher (name) VALUES (zhangsan), (lisi);上边的插入语句并没有为id列显式赋值所以系统会自动为它赋上递增的值结果如下所示。
mysql select * from teacher;
--------------
| id | name |
--------------
| 1 | zhangsan |
| 2 | lisi |
--------------
2 rows in set (0.00 sec)现在我们看到的上面插入数据只是一种简单的插入模式所有插入数据的方式总共分为三类分别是 “ Simple inserts ”“ Bulk inserts ”和“ Mixed-mode inserts ”。
1. “Simple inserts” 简单插入
可以 预先确定要插入的行数 当语句被初始处理时的语句。包括没有嵌套子查询的单行和多行INSERT...VALUES()和 REPLACE 语句。比如我们上面举的例子就属于该类插入已经确定要插入的行 数。
2. “Bulk inserts” 批量插入
事先不知道要插入的行数 和所需自动递增值的数量的语句。比如 INSERT ... SELECT REPLACE ... SELECT 和 LOAD DATA 语句但不包括纯INSERT。 InnoDB在每处理一行为AUTO_INCREMENT列
3. “Mixed-mode inserts” 混合模式插入
这些是“Simple inserts”语句但是指定部分新行的自动递增值。例如 INSERT INTO teacher (id,name) VALUES (1,a), (NULL,b), (5,c), (NULL,d); 只是指定了部分id的值。另一种类型的“混合模式插入”是 INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 。
对于上面数据插入的案例MySQL中采用了自增锁的方式来实现AUTO-INC锁是当向使用含有AUTO_ INCREMENT列的表中插入数据时需要获取的一种特殊的表级锁在执行插入语句时就在表级别加一个AUTO-INC锁然后为每条待插入记录的AUTO_ INCREMENT修饰的列分配递增的值在该语句执行结束后,再把AUTO-INC锁释放掉。一个事务在持有AUTO-INC锁的过程中其他事务的插入语句都要被阻塞可以保证一个语句中分配的递增值是连续的。也正因为此,其并发性显然并不高当我们向-一个有AUTO INCREMENT关键字的主键插入值的时候每条语句都要对这个表锁进行竞争这样的并发潜力其实是很低下的,所以innodb通过innodb_ autoinc_ lock. mode的不同取值来提供不同的锁定机制来显著提高SQL语句的可伸缩性和性能。
innodb_autoinc_lock_mode有三种取值分别对应与不同锁定模式
1innodb_autoinc_lock_mode 0(“传统”锁定模式)在此锁定模式下所有类型的insert语句都会获得一个特殊的表级AUTO-INC锁用于插入具有 AUTO_INCREMENT列的表。这种模式其实就如我们上面的例子即每当执行insert的时候都会得到一个 表级锁(AUTO-INC锁)使得语句中生成的auto_increment为顺序且在binlog中重放的时候可以保证 master与slave中数据的auto_increment是相同的。因为是表级锁当在同一时间多个事务中执行insert的 时候对于AUTO-INC锁的争夺会 限制并发 能力。
2innodb_autoinc_lock_mode 1(“连续”锁定模式)在 MySQL 8.0 之前连续锁定模式是 默认 的。
在这个模式下“bulk inserts”仍然使用AUTO-INC表级锁并保持到语句结束。这适用于所有INSERT … SELECTREPLACE … SELECT和LOAD DATA语句。同一时刻只有一个语句可以持有AUTO-INC锁。
对于“Simple inserts”要插入的行数事先已知则通过在 mutex轻量锁 的控制下获得所需数量的自动递增值来避免表级AUTO-INC锁 它只在分配过程的持续时间内保持而不是直到语句完成。不使用表级AUTO-INC锁除非AUTO-INC锁由另一个事务保持。如果另一个事务保持AUTO-INC锁则“Simple inserts”等待AUTO-INC锁如同它是一个“bulk inserts”。
3innodb_autoinc_lock_mode 2(“交错”锁定模式)从 MySQL 8.0 开始交错锁模式是 默认 设置。
在此锁定模式下自动递增值 保证 在所有并发执行的所有类型的insert语句中是 唯一 且 单调递增 的。但是由于多个语句可以同时生成数字即跨语句交叉编号为任何给定语句插入的行生成的值可能不是连续的。
如果执行的语句是“simple inserts其中要插入的行数已提前知道除了Mixed-mode inserts之外为单个语句生成的数字不会有间隙。然后当执行bulk inserts时在由任何给定语句分配的自动递增值中可能存在间隙。
④ 元数据锁MDL锁
MySQL5.5引入了meta data lock简称MDL锁属于表锁范畴。MDL 的作用是保证读写的正确性。比 如如果一个查询正在遍历一个表中的数据而执行期间另一个线程对这个 表结构做变更 增加了一 列那么查询线程拿到的结果跟表结构对不上肯定是不行的。
因此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。
读锁之间不互斥因此你可以有多个线程同时对一张表增删查改。读写锁之间、写锁之间都是互斥的用来保证变更表结构操作的安全性解决了DML和DDL操作之间的一致性问题。不需要显式使用在访问一个表的时候会被自动加上。
2. 行锁
行锁Row Lock也称为记录锁顾名思义就是锁住某一行某条记录 row。需要注意的是MySQL服务器层并没有实现行锁机制行级锁只在存储引擎层(InnoDB)实现。
**优点**锁定力度小发生锁冲突概率低可以实现的并发度高。
**缺点**对于锁的开销比较大加锁会比较慢容易出现死锁情况。
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。
首先我们创建表如下
CREATE TABLE student (id INT,name VARCHAR(20),class VARCHAR(10),PRIMARY KEY (id)
) EngineInnoDB CHARSETutf8;向这个表里插入几条记录
INSERT INTO student VALUES
(1, 张三, 一班),
(3, 李四, 一班),
(8, 王五, 二班),
(15, 赵六, 二班),
(20, 钱七, 三班);mysql SELECT * FROM student;① 记录锁Record Locks
记录锁也就是仅仅把一条记录锁官方的类型名称为LOCK_REC_NOT_GAP。比如我们把id值为8的那条记录加一个记录锁的示意图如果所示。仅仅是锁住了id值为8的记录对周围的数据没有影响。 记录锁是有S锁和X锁之分的称之为 S型记录锁 和 X型记录锁 。 当一个事务获取了一条记录的S型记录锁后其他事务也可以继续获取该记录的S型记录锁但不可以继续获取X型记录锁当一个事务获取了一条记录的X型记录锁后其他事务既不可以继续获取该记录的S型记录锁也不可以继续获取X型记录锁。 ② 间隙锁Gap Locks
MySQL 在 REPEATABLE READ 隔离级别下是可以解决幻读问题的解决方案有两种可以使用 MVCC 方 案解决也可以采用 加锁 方案解决。但是在使用加锁方案解决时有个大问题就是事务在第一次执行读取操作时那些幻影记录尚不存在我们无法给这些 幻影记录 加上 记录锁 。InnoDB提出了一种称之为 Gap Locks 的锁官方的类型名称为 LOCK_GAP 我们可以简称为 gap锁 。比如把id值为8的那条 记录加一个gap锁的示意图如下。 图中id值为8的记录加了gap锁意味着 不允许别的事务在id值为8的记录前边的间隙插入新记录 其实就是 id列的值(3, 8)这个区间的新记录是不允许立即插入的。比如有另外一个事务再想插入一条id值为4的新 记录它定位到该条新记录的下一条记录的id值为8而这条记录上又有一个gap锁所以就会阻塞插入操作直到拥有这个gap锁的事务提交了之后id列的值在区间(3, 8)中的新记录才可以被插入。
**gap锁的提出仅仅是为了防止插入幻影记录而提出的。**虽然有共享gap锁和独占gap锁这样的说法但是它们起到的作用是相同的。而且如果对一条记录加了gap锁不论是共享gap锁还是独占gap锁并不会限制其他事务对这条记录加记录锁或者继续加gap锁。
举例
Session1Session2select * from student where id5 lock in share mode;select * from student where id5 for update; 这里session2并不会被堵住。因为表里并没有id5这条记录因此session1嘉的是间隙锁(3,8)。而session2也是在这个间隙加的间隙锁。它们有共同的目标即8保护这个间隙锁不允许插入值。但它们之间是不冲突的。 注意给一条记录加了gap锁只是不允许其他事务往这条记录前边的间隙插入新记录那对于最后一条记录之后的间隙也就是student 表中id值为20的记录之后的间隙该咋办呢?也就是说给哪条记录加gap锁才能阻止其他 事务插入id值在(20∞) 这个区间的新记录呢?这时候我们在讲数据页时介绍的两条伪记录派上用场了:
Infimum记录表示该页面中最小的记录。Supremun记录表示该页面中最大的记录。
为了实现阻止其他事务插入id值再(20,正无穷)这个区间的新纪录我们可以给索引中的最后一条记录也就是id值为20的那条记录所在页面的Supremun记录加上一个gap锁如图所示。 mysql select * from student where id 20 lock in share mode;
Empty set (0.01 sec)间隙锁的引入可能会导致同样的语句锁住更大的范围这其实是影响了并发度的。下面的例子会产生死锁 ③ 临键锁Next-Key Locks
有时候我们既想 锁住某条记录 又想 阻止其他事务在该记录前边的 间隙插入新记录 所以InnoDB就提 出了一种称之为 Next-Key Locks 的锁官方的类型名称为 LOCK_ORDINARY 我们也可以简称为 next-key锁 。Next-Key Locks是在存储引擎 innodb 、事务级别在 可重复读 的情况下使用的数据库锁 innodb默认的锁就是Next-Key locks。比如我们把id值为8的那条记录加一个next-key锁的示意图如下 next-key锁的本质就是一个记录锁和一个gap锁的合体它既能保护该条记录又能阻止别的事务将新记录插入被保护记录前边的间隙。
begin;
select * from student where id 8 and id 3 for update;③ 插入意向锁Insert Intention Locks
我们说一个事务在插入一条记录时需要判断下插入位置是不是被别的事务加了gap锁( next-key锁也包含 gap锁)如果有的话插入操作需要等待直到拥有gap锁的那个事务提交。
**但是InnoDB规定事务在等待的时候也需要在内存中生成一个锁结构表明有事务想在某个间隙中插入新记录但是现在在等待。**InnoDB就把这种类型的锁命名为Insert Intention Locks 官方的类型名称为: LOCK_ INSERT. INTENTION我们称为插入意向锁。插入意向锁是一种Gap锁不是意向锁在insert操作时产生。
插入意向锁是在插入一条记录行前,由INSERT 操作产生的一种间隙锁 。该锁用以表示插入意向当多个事务在 同一区间(gap) 插入位置不同的多条数据时事务之间不需要互相等待。假设存在两条值分别为4和7的记录两个不同的事务分别试图插入值为5和6的两条记录,每个事务在获取插入行上独占的(排他)锁前都会获取(4, 7)之间的间隙锁但是因为数据行之间并不冲突所以两个事务之间并不会产生冲突(阻塞等待)。
总结来说插入意向锁的特性可以分成两部分: 插入意向锁是一种特殊的间隙锁—间隙锁可以锁定开区间内的部分记录。插入意向锁之间互不排斥所以即使多个事务在同一区间插入多条记录只要记录本身(主键、唯-索引)不冲突,那么事务之间就不会出现冲突等待。 注意,虽然插入意向锁中含有意向锁三个字,但是它并不属于意向锁而属于间隙锁,因为意向锁是表锁而插入意向锁是行锁。
比如现在T1为id值为8的记录加了-个gap锁,然后T2和T3分别想向student表中插入id值分别为4、 5的两条记 录所以现在为id值为8的记录加的锁的示意图就如下所示: 3. 页锁
页锁就是在 页的粒度 上进行锁定锁定的数据资源比行锁要多因为一个页中可以有多个行记录。当我 们使用页锁的时候会出现数据浪费的现象但这样的浪费最多也就是一个页上的数据行。页锁的开销介于表锁和行锁之间会出现死锁。锁定粒度介于表锁和行锁之间并发度一般。
每个层级的锁数量是有限制的因为锁会占用内存空间 锁空间的大小是有限的 。当某个层级的锁数量 超过了这个层级的阈值时就会进行 锁升级 。锁升级就是用更大粒度的锁替代多个更小粒度的锁比如 InnoDB 中行锁升级为表锁这样做的好处是占用的锁空间降低了但同时数据的并发度也下降了。
3.3 从对待锁的态度划分:乐观锁、悲观锁
从对待锁的态度来看锁的话可以将锁分成乐观锁和悲观锁从名字中也可以看出这两种锁是两种看待 数据并发的思维方式 。需要注意的是乐观锁和悲观锁并不是锁而是锁的 设计思想 。
1. 悲观锁Pessimistic Locking
悲观锁是一种思想顾名思义就是很悲观对数据被其他事务的修改持保守态度会通过数据库自身的锁机制来实现从而保证数据操作的排它性。
悲观锁总是假设最坏的情况每次去拿数据的时候都认为别人会修改所以每次在拿数据的时候都会上锁这样别人想拿这个数据就会 阻塞 直到它拿到锁共享资源每次只给一个线程使用其它线程阻塞 用完后再把资源转让给其它线程。比如行锁表锁等读锁写锁等都是在做操作之前先上锁当其他线程想要访问数据时都需要阻塞挂起。Java中 synchronized 和 ReentrantLock 等独占锁就是悲观锁思想的实现。
秒杀案例1: .
商品秒杀过程中库存数量的减少,避免出现超卖的情况。比如商品表中有一个字段为quantity表示当前该商 品的库存量。假设商品为华为mate40, id为1001, quantity100个。 如果不使用锁的情况下操作方法如下所示
#第1步:查出商品库存
select quantity from items where id 1001;
#第2步:如果库存大于0则根据商品信息生产订单
insert into orders (item_ id) values(1001);
#第3步:修改商品的库存num表示购买数量
update items set quantity quantity-num where id 1001;I并发情况下会出现以下问题 其中线程B此时已经下单并且减完库存这个时候线程A依然去执行step3,就造成了超卖。
我们使用悲观锁可以解决这个问题商品信息从查询出来到修改中间有一个生成订单的过程使用悲观锁的原理就是当我们在查询items信息后就把当前的数据锁定直到我们修改完毕后再解锁。那么整个过程中因为数据被锁定了就不会出现有第三者来对其进行修改了。而这样做的前提是需要将要执行的SQL语句放在同一个事 务中否则达不到锁定数据行的目的。
#第1步:查出商品库存
select quantity from items where id 1001 for update;
#第2步:如果库存大于0则根据商品信息生产订单
insert into orders (item_ id) values(1001);
#第3步:修改商品的库存num表示购买数量
update items set quantity quantity-num where id 1001 ;select .... for update 是MySQL中悲观锁。此时在items表中, id为1001的那条数据就被我们锁定了,其他的要执行select quantity from items where id 1001 for update;语句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。
注意当执行select quantity from items where id 1001 for update;语之后如果在其他事务中执行select quantity from items where id 1001;语句,并不会受第一个事务的影响,仍然可以正常查询出数据。
注意: select L… for update语句执行过程中所有扫描的行都会被锁上因此在MySQL 中用悲观锁必须确定使用了索引而不是全表扫描否则将会把整个表锁住。**
悲观锁不适用的场景较多它存在一些不足 因为悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制来实现以保证程序的并发访问性同时这样对数据库性能开销影响也很大特别是长事务而言,这样的开销往往无法承受这时就需要乐观锁。
2. 乐观锁Optimistic Locking
乐观锁认为对同一数据的并发操作不会总发生属于小概率事件不用每次都对数据上锁但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据也就是不采用数据库自身的锁机制而是通过程序来实现。在程序上我们可以采用 版本号机制 或者 CAS机制 实现。乐观锁适用于多读的应用类型 这样可以提高吞吐量。在Java中 java.util.concurrent.atomic 包下的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。
1. 乐观锁的版本号机制
在表中设计一个 版本字段 version 第一次读的时候会获取 version 字段的取值。然后对数据进行更新或删除操作时会执行 UPDATE ... SET versionversion1 WHERE versionversion 。此时 如果已经有事务对这条数据进行了更改修改就不会成功。
这种方式类似我们熟悉的SVN、CVS版本管理系统当我们修改了代码进行提交时首先会检查当前版本号与服务器上的版本号是否一致如果一致就可以直接提交如果不一致就需要更新服务器上的最新代码然后再进行提交。
2. 乐观锁的时间戳机制
时间戳和版本号机制一样也是在更新提交的时候将当前数据的时间戳和更新之前取得的时间戳进行 比较如果两者一致则更新成功否则就是版本冲突。
你能看到乐观锁就是程序员自己控制数据并发操作的权限基本是通过给数据行增加一个戳版本号或 者时间戳从而证明当前拿到的数据是否最新。
秒杀案例
#第1步:查出商品库存
select quantity from items where id 1001;
#第2步:如果库存大于0则根据商品信息生产订单
insert into orders (item_ id) values(1001) ;
#第3步:修改商品的库存num表 示购买数量
update items set quantity quantity-num, version version1 where id 1001 and version #{version};注意,如果数据表是读写分离的表,当matser表中写入的数据没有及时同步到slave表中时,会造成更新一直失败 的问题。此时需要强制读取master表中的数据(即将select语句放到事务中即可这时候查询的就是master主库 了。)
如果我们对同一条数据进行频繁的修改的话那么就会出现这么一种场景每次修改都只有一个事务能更新成 功,在业务感知上面就有大量的失败操作。我们把代码修改如下:
#第1步:查出商品库存
select quantity from items where id 1001;
#第2步:如果库存大于0则根据商品信息生产订单
insert into orders (item_ .id) values(1001) ;
#第3步:修改商品的库存num表示购买数量
update items set quantity quantity-num where id 1001 and quantity-num0;3. 两种锁的适用场景
从这两种锁的设计思想中我们总结一下乐观锁和悲观锁的适用场景
乐观锁 适合 读操作多 的场景相对来说写的操作比较少。它的优点在于 程序实现 不存在死锁 问题不过适用场景也会相对乐观因为它阻止不了除了程序以外的数据库操作。悲观锁 适合 写操作多 的场景因为写的操作具有 排它性 。采用悲观锁的方式可以在数据库层 面阻止其他事务对该数据的操作权限防止 读 - 写 和 写 - 写 的冲突。 3.4 按加锁的方式划分显式锁、隐式锁
1. 隐式锁
一个事务在执行INSERT操作时,如果即将插入的间隙已经被其他事务加了gap锁,那么本次INSERT操作会阻 塞,并且当前事务会在该间隙上加一个插入意向锁否则一般情况下INSERT操作是不加锁的。那如果一个事务 首先插入了一条记录(此时并没有在内存生产与该记录关联的锁结构) 然后另一个事务:
立即使用SELECT … LOCK IN SHARE MODE语句读取这条记录也就是要获取这条记录的S锁或者使用 SELECT … FOR UPDATE 语句读取这条记录也就是要获取这条记录的X锁怎么办? 如果允许这种情况的发生那么可能产生脏读问题。立即修改这条记录也就是要获取这条记录的X锁怎么办? 如果允许这种情况的发生那么可能产生脏写问题。
这时候我们前边提过的事务id又要起作用了。我们把聚簇索引和二级索引中的记录分开看一下:
情景一对于聚簇索引记录来说有一个 trx_id 隐藏列该隐藏列记录着最后改动该记录的 事务 id 。那么如果在当前事务中新插入一条聚簇索引记录后该记录的 trx_id 隐藏列代表的的就是 当前事务的 事务id 如果其他事务此时想对该记录添加 S锁 或者 X锁 时首先会看一下该记录的 trx_id 隐藏列代表的事务是否是当前的活跃事务如果是的话那么就帮助当前事务创建一个 X 锁 也就是为当前事务创建一个锁结构 is_waiting 属性是 false 然后自己进入等待状态 也就是为自己也创建一个锁结构 is_waiting 属性是 true 。情景二对于二级索引记录来说本身并没有 trx_id 隐藏列但是在二级索引页面的 Page Header 部分有一个 PAGE_MAX_TRX_ID 属性该属性代表对该页面做改动的最大的 事务id 如 果 PAGE_MAX_TRX_ID 属性值小于当前最小的活跃 事务id 那么说明对该页面做修改的事务都已 经提交了否则就需要在页面中定位到对应的二级索引记录然后回表找到它对应的聚簇索引记 录然后再重复 情景一 的做法。
2. 显式锁
通过特定的语句进行加锁我们一般称之为显示加锁例如
显示加共享锁
select .... lock in share mode显示加排它锁
select .... for update3.5 其它锁之全局锁
全局锁就是对 整个数据库实例 加锁。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。全局锁的典型使用 场景 是做 全库逻辑备份 。
全局锁的命令
Flush tables with read lock3.6 其它锁之死锁
1. 概念
两个事务都持有对方需要的锁并且在等待对方释放并且双方都不会释放自己的锁。
举例1 举例2
用户A给用户B转账100再次同时用户B也给用户A转账100。这个过程可能导致死锁。 2. 产生死锁的必要条件
两个或者两个以上事务每个事务都已经持有锁并且申请新的锁锁资源同时只能被同一个事务持有或者不兼容事务之间因为持有锁和申请锁导致彼此循环等待 死锁的关键在于两个或以上的Session加锁的顺序不一致。 3. 如何处理死锁
**方式1**等待直到超时innodb_lock_wait_timeout50s)
即当两个事务互相等待时当一个事务等待时间超过设置的阈值时就将其回滚另外事务继续进行。这种方法简单有效在innodb中 参数innodb_ lock_ wait_ timeout 用来设置超时时间。
缺点:对于在线服务来说这个等待时间往往是无法接受的。
那将此值修改短一些比如1s0.1s是否合适?不合适容易误伤到普通的锁等待。
**方式2**使用死锁检测处理死锁程序
方式1检测死锁太过被动innodb还提供了wait-for graph算法来主动进行死锁检测每当加锁请求无法立即满足需要并进入等待时wait-for graph算法都会被触发。
这是一种较为主动的死锁检测机制要求数据库保存锁的信息链表和事务等待链表两部分信息。 基于这两个信息可以绘制wait-for graph等待图 死锁检测的原理是构建一个以事务为顶点锁为边的有向图判断有向图是否存在环存在既有死锁。 一旦检测到回路、有死锁这时候InnoDB存储引擎会选择回滚undo量最小的事务让其他事务继续执行innodb_deadlock_detecton表示开启这个逻辑。
缺点每个新的被阻塞的线程都要判断是不是由于自己的加入导致了死锁这个操作时间复杂度是O(n)。如果100个并发线程同时更新同一行意味着要检测100*1001万次1万个线程就会有1千万次检测。
如何解决
方式1关闭死锁检测但意味着可能会出现大量的超时会导致业务有损。方式2控制并发访问的数量。比如在中间件中实现对于相同行的更新在进入引擎之前排队这样在InnoDB内部就不会有大量的死锁检测工作。
进一步的思路
可以考虑通过将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。比如连锁超市账户总额的记录可以考虑放到多条记录上。账户总额等于这多个记录的值的总和。
4. 如何避免死锁 合理设计索引使业务SQL尽可能通过索引定位更少的行,减少锁竞争。调整业务逻辑SQL执行顺序避免update/delete长时间持有锁的SQL在事务前面。避免大事务,尽量将大事务拆成多个小事务来处理小事务缩短锁定资源的时间发生锁冲突的几率也更小。在并发比较高的系统中不要显式加锁特别是是在事务里显式加锁。如select … for update语句如果是在事务里运行了start transaction或设置了autocommit等于0那么就会锁定所查找到的记录。降低隔离级别。如果业务允许,将隔离级别调低也是较好的选择,比如将隔离级别从RR调整为RC可以避免掉很多因为gap锁造成的死锁。 4. 锁的内部结构
我们前边说对一条记录加锁的本质就是在内存中创建一个锁结构与之关联那么是不是一个事务对多条记录加锁就要创建多个锁结构呢比如
# 事务T1
SELECT * FROM user LOCK IN SHARE MODE;理论上创建多个锁结构没问题但是如果一个事务要获取10000条记录的锁生成10000个锁结构也太崩溃了所以决定在对不同记录加锁时如果符合下边这些条件的记录会放在一个锁结构中。
在同一个事务中进行加锁操作被加锁的记录在同一个页面中加锁的类型是一样的等待状态是一样的
InnoDB 存储引擎中的 锁结构 如下 结构解析
1. 锁所在的事务信息
不论是 表锁 还是 行锁 都是在事务执行过程中生成的哪个事务生成了这个锁结构 这里就记录这个 事务的信息。
此 锁所在的事务信息 在内存结构中只是一个指针通过指针可以找到内存中关于该事务的更多信息比方说事务id等。
2. 索引信息
对于 行锁 来说需要记录一下加锁的记录是属于哪个索引的。这里也是一个指针。
3. 表锁行锁信息
表锁结构 和 行锁结构 在这个位置的内容是不同的 表锁 记载着是对哪个表加的锁还有其他的一些信息。 行锁 记载了三个重要的信息 Space ID 记录所在表空间。Page Number 记录所在页号。n_bits 对于行锁来说一条记录就对应着一个比特位一个页面中包含很多记录用不同 的比特位来区分到底是哪一条记录加了锁。为此在行锁结构的末尾放置了一堆比特位这个n_bis属性代表使用了多少比特位。 n_bits的值一般都比页面中记录条数多一些。主要是为了之后在页面中插入了新记录后 也不至于重新分配锁结构
4. type_mode
这是一个32位的数被分成了 lock_mode 、 lock_type 和 rec_lock_type 三个部分如图所示 锁的模式 lock_mode占用低4位可选的值如下 LOCK_IS 十进制的 0 表示共享意向锁也就是 IS锁 。LOCK_IX 十进制的 1 表示独占意向锁也就是 IX锁 。LOCK_S 十进制的 2 表示共享锁也就是 S锁 。LOCK_X 十进制的 3 表示独占锁也就是 X锁 。LOCK_AUTO_INC 十进制的 4 表示 AUTO-INC锁 。
在InnoDB存储引擎中LOCK_ISLOCK_IXLOCK_AUTO_INC都算是表级锁的模式LOCK_S和 LOCK_X既可以算是表级锁的模式也可以是行级锁的模式。 锁的类型 lock_type占用第58位不过现阶段只有第5位和第6位被使用 LOCK_TABLE 十进制的 16 也就是当第5个比特位置为1时表示表级锁。LOCK_REC 十进制的 32 也就是当第6个比特位置为1时表示行级锁。 行锁的具体类型 rec_lock_type使用其余的位来表示。只有在 lock_type的值为 LOCK_REC时也就是只有在该锁为行级锁时才会被细分为更多的类型 LOCK_ORDINARY 十进制的 0 表示 next-key锁 。LOCK_GAP 十进制的 512 也就是当第10个比特位置为1时表示 gap锁 。LOCK_REC_NOT_GAP 十进制的 1024 也就是当第11个比特位置为1时表示正经 记录锁 。LOCK_INSERT_INTENTION 十进制的 2048 也就是当第12个比特位置为1时表示插入意向锁。其他的类型还有一些不常用的类型我们就不多说了。 is_waiting属性呢基于内存空间的节省所以把 is_waiting属性放到了 type_mode这个32 位的数字中 LOCK_WAIT 十进制的 256 当第9个比特位置为 1 时表示 is_waiting 为 true 也 就是当前事务尚未获取到锁处在等待状态当这个比特位为 0 时表示 is_waiting 为 false 也就是当前事务获取锁成功。
5. 其他信息
为了更好的管理系统运行过程中生成的各种锁结构而设计了各种哈希表和链表。
6. 一堆比特位
如果是 行锁结构 的话在该结构末尾还放置了一堆比特位比特位的数量是由上边提到的 n_bits 属性 表示的。InnoDB数据页中的每条记录在 记录头信息 中都包含一个 heap_no 属性伪记录 Infimum 的 heap_no 值为 0 Supremum 的 heap_no 值为 1 之后每插入一条记录 heap_no 值就增1。 锁结 构 最后的一堆比特位就对应着一个页面中的记录一个比特位映射一个 heap_no 即一个比特位映射 到页内的一条记录。
5. 锁监控
关于MySQL锁的监控我们一般可以通过检查 InnoDB_row_lock 等状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况
mysql show status like innodb_row_lock%;
--------------------------------------
| Variable_name | Value |
--------------------------------------
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 0 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 0 |
| Innodb_row_lock_time_max | 0 |
| Innodb_row_lock_waits | 0 |
--------------------------------------
5 rows in set (0.01 sec)对各个状态量的说明如下
Innodb_row_lock_current_waits当前正在等待锁定的数量Innodb_row_lock_time 从系统启动到现在锁定总时间长度等待总时长Innodb_row_lock_time_avg 每次等待所花平均时间等待平均时长Innodb_row_lock_time_max从系统启动到现在等待最常的一次所花的时间Innodb_row_lock_waits 系统启动后到现在总共等待的次数等待总次数
对于这5个状态变量比较重要的3个见上面灰色。
尤其是当等待次数很高而且每次等待时长也不小的时候我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待然后根据分析结果着手指定优化计划。
其他监控方法
MySQL把事务和锁的信息记录在了 information_schema 库中涉及到的三张表分别是 INNODB_TRX 、 INNODB_LOCKS 和 INNODB_LOCK_WAITS 。
MySQL5.7及之前 可以通过information_schema.INNODB_LOCKS查看事务的锁情况但只能看到阻塞事 务的锁如果事务并未被阻塞则在该表中看不到该事务的锁情况。
MySQL8.0删除了information_schema.INNODB_LOCKS添加了 performance_schema.data_locks 可以通过performance_schema.data_locks查看事务的锁情况和MySQL5.7及之前不同 performance_schema.data_locks不但可以看到阻塞该事务的锁还可以看到该事务所持有的锁。
同时information_schema.INNODB_LOCK_WAITS也被 performance_schema.data_lock_waits 所代 替。
我们模拟一个锁等待的场景以下是从这三张表收集的信息
锁等待场景我们依然使用记录锁中的案例当事务2进行等待时查询情况如下
1查询正在被锁阻塞的sql语句。
SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX\G;重要属性代表含义已在上述中标注。
2查询锁等待情况
SELECT * FROM data_lock_waits\G;
*************************** 1. row ***************************ENGINE: INNODBREQUESTING_ENGINE_LOCK_ID: 139750145405624:7:4:7:139747028690608
REQUESTING_ENGINE_TRANSACTION_ID: 13845 #被阻塞的事务IDREQUESTING_THREAD_ID: 72REQUESTING_EVENT_ID: 26
REQUESTING_OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028690608BLOCKING_ENGINE_LOCK_ID: 139750145406432:7:4:7:139747028813248
BLOCKING_ENGINE_TRANSACTION_ID: 13844 #正在执行的事务ID阻塞了13845BLOCKING_THREAD_ID: 71BLOCKING_EVENT_ID: 24
BLOCKING_OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028813248
1 row in set (0.00 sec)3查询锁的情况
mysql SELECT * from performance_schema.data_locks\G;
*************************** 1. row ***************************
ENGINE: INNODB
ENGINE_LOCK_ID: 139750145405624:1068:139747028693520
ENGINE_TRANSACTION_ID: 13847
THREAD_ID: 72
EVENT_ID: 31
OBJECT_SCHEMA: atguigu
OBJECT_NAME: user
PARTITION_NAME: NULL
SUBPARTITION_NAME: NULL
INDEX_NAME: NULL
OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028693520
LOCK_TYPE: TABLE
LOCK_MODE: IX
LOCK_STATUS: GRANTED
LOCK_DATA: NULL
*************************** 2. row ***************************
ENGINE: INNODB
ENGINE_LOCK_ID: 139750145405624:7:4:7:139747028690608
ENGINE_TRANSACTION_ID: 13847
THREAD_ID: 72
EVENT_ID: 31
OBJECT_SCHEMA: atguigu
OBJECT_NAME: user
PARTITION_NAME: NULL
SUBPARTITION_NAME: NULL
INDEX_NAME: PRIMARY
OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028690608
LOCK_TYPE: RECORD
LOCK_MODE: X,REC_NOT_GAP
LOCK_STATUS: WAITING
LOCK_DATA: 1
*************************** 3. row ***************************
ENGINE: INNODB
ENGINE_LOCK_ID: 139750145406432:1068:139747028816304
ENGINE_TRANSACTION_ID: 13846
THREAD_ID: 71
EVENT_ID: 28
OBJECT_SCHEMA: atguigu
OBJECT_NAME: user
PARTITION_NAME: NULL
SUBPARTITION_NAME: NULL
INDEX_NAME: NULL
OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028816304
LOCK_TYPE: TABLE
LOCK_MODE: IX
LOCK_STATUS: GRANTED
LOCK_DATA: NULL
*************************** 4. row ***************************
ENGINE: INNODB
ENGINE_LOCK_ID: 139750145406432:7:4:7:139747028813248
ENGINE_TRANSACTION_ID: 13846
THREAD_ID: 71
EVENT_ID: 28
OBJECT_SCHEMA: atguigu
OBJECT_NAME: user
PARTITION_NAME: NULL
SUBPARTITION_NAME: NULL
INDEX_NAME: PRIMARY
OBJECT_INSTANCE_BEGIN: 139747028813248
LOCK_TYPE: RECORD
LOCK_MODE: X,REC_NOT_GAP
LOCK_STATUS: GRANTED
LOCK_DATA: 1
4 rows in set (0.00 sec)ERROR:
No query specified从锁的情况可以看出来两个事务分别获取了IX锁我们从意向锁章节可以知道IX锁互相时兼容的。所 以这里不会等待但是事务1同样持有X锁此时事务2也要去同一行记录获取X锁他们之间不兼容导 致等待的情况发生。
