內(nèi)容

• 鎖種類(lèi)
• 鎖類(lèi)型
• 一致性非鎖定讀
• 一致性鎖定讀
• 鎖算法

一 鎖種類(lèi)

根據(jù)加鎖的范圍來(lái)說(shuō)竹椒，鎖可以分為：全局鎖滑废、表級(jí)鎖贞滨、行級(jí)鎖

1 全局鎖(FTWRL)

• 加鎖方式：flush tables with read lock
• 用途：全局主要用來(lái)全庫(kù)邏輯備份竟痰，加了全局鎖之后盘榨，會(huì)阻塞整庫(kù)其他線程的更新操作郊愧，這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)select把整庫(kù)導(dǎo)出到文本做備份朴译；
• 缺點(diǎn)：如果在主庫(kù)執(zhí)行全局鎖，主庫(kù)就停寫(xiě)属铁，如果在備庫(kù)眠寿，那么會(huì)導(dǎo)致主庫(kù)延遲；
• 還可以用其他方式代替全局鎖嗎焦蘑？
  1. 如果所有表都是innodb表盯拱，并且隔離級(jí)別是可重復(fù)讀的話，可以通過(guò)事務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在一個(gè)事務(wù)內(nèi)進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)狡逢，事務(wù)開(kāi)啟時(shí)會(huì)生成一個(gè)一致性視圖宁舰，之后在當(dāng)前事務(wù)讀取的數(shù)據(jù)都不會(huì)受其他線程更新影響

2 表級(jí)鎖

• 種類(lèi)：表級(jí)鎖有兩種：表鎖和MDL（metadata lock）
• 表鎖加鎖：lock tables … read/write
• MDL：mdl鎖是隱示的加鎖，當(dāng)訪問(wèn)一個(gè)表時(shí)會(huì)被主動(dòng)加上
  1.當(dāng)對(duì)表進(jìn)行增刪改查時(shí)奢浑，會(huì)申請(qǐng)獲取mdl讀鎖蛮艰；當(dāng)進(jìn)行表結(jié)構(gòu)變更時(shí)，會(huì)申請(qǐng)mdl寫(xiě)鎖雀彼；
  2.mdl讀鎖之間不阻塞壤蚜，可以用多個(gè)線程同時(shí)獲取同一個(gè)表的mdl讀鎖；mdl讀鎖會(huì)堵塞mdl寫(xiě)鎖徊哑，mdl寫(xiě)鎖會(huì)堵塞mdl 讀寫(xiě)鎖袜刷，當(dāng)一個(gè)表的mdl讀鎖被占用了后，不能再對(duì)該表進(jìn)行表結(jié)構(gòu)變更实柠，ddl會(huì)被堵塞水泉，假設(shè)此時(shí)又有其他的線程來(lái)申請(qǐng)mdl讀鎖，那么這些讀請(qǐng)求都會(huì)被堵塞窒盐，所以如果對(duì)熱點(diǎn)表進(jìn)行ddl操作草则，有可能就會(huì)堵塞大量請(qǐng)求，然后又會(huì)不停重試蟹漓，導(dǎo)致打爆整個(gè)庫(kù)

3 行級(jí)別

• 兩階段鎖協(xié)議：在innodb事務(wù)中炕横，行鎖是需要的時(shí)候才加上的，但是要等到事務(wù)結(jié)束了才會(huì)釋放鎖葡粒；這個(gè)機(jī)制給我們啟示是：如果你的事務(wù)中需要鎖多個(gè)行份殿，要把最可能造成鎖沖突、最可能影響并發(fā)度的鎖盡量放在事務(wù)的后面去執(zhí)行嗽交；
• 死鎖和死鎖檢測(cè)
  1.當(dāng)并發(fā)系統(tǒng)中不同線程出現(xiàn)循環(huán)資源依賴(lài)卿嘲，涉及的線程都在等待別的線程釋放資源時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致這幾個(gè)線程都進(jìn)入無(wú)限等待的狀態(tài)夫壁，稱(chēng)為死鎖
• 當(dāng)發(fā)生死鎖是有何種策略解決拾枣？
  1. 直接等待，超時(shí)釋放盒让，超時(shí)時(shí)間是有參數(shù)：innodb_lock_wait_timeout設(shè)定的梅肤；
     2.發(fā)起死鎖檢測(cè)，主動(dòng)回滾死鎖中一個(gè)事務(wù)邑茄，讓其他的事務(wù)得也執(zhí)行姨蝴，將參數(shù)：innodb_deadlock_detect 設(shè)置為 on（默認(rèn)就是on），表示開(kāi)啟這個(gè)邏輯肺缕。
• 死鎖檢測(cè)
  1.死鎖檢測(cè)比較耗cpu資源左医，它是一個(gè)o(n)的操作授帕，，所以當(dāng)并發(fā)比較大的時(shí)候炒辉，發(fā)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的事務(wù)缺不多豪墅，但是cpu確被打滿，那很有可能是死鎖檢測(cè)耗掉了大量的cpu資源
• 控制死鎖
  1.減少死鎖的方向是控制相同資源的并發(fā)事務(wù)量黔寇，一種業(yè)務(wù)做法是把資源分散偶器，分散對(duì)相同資源的并發(fā)事務(wù)沖突；

一 鎖類(lèi)型

概括性來(lái)說(shuō)缝裤，mysql innodb存儲(chǔ)引擎有兩種鎖類(lèi)型屏轰，分別是行級(jí)別的行鎖和表級(jí)別的意向鎖；
行鎖有如下兩種類(lèi)型：

• 行共享鎖（S Lock）：允許事務(wù)讀取一行數(shù)據(jù)憋飞；

• 行排他鎖（X Lock）: 允許事務(wù)刪除或是更新一條數(shù)據(jù)霎苗；
  如果一個(gè)事務(wù)想要更新或是刪除一行數(shù)據(jù)，就必須獲取這行數(shù)據(jù)的排他鎖榛做；如果已經(jīng)有其他事務(wù)獲取該行的共享鎖唁盏，就會(huì)阻塞其他事務(wù)獲取該行的排他鎖，但是不阻塞獲取共享检眯，行共享和排他鎖的兼容性如下：

  
  
  image.png
  
  

  為了支持多種粒度的鎖機(jī)制厘擂，innodb也支持表級(jí)別的加鎖，要想獲取細(xì)粒度的鎖（行鎖）锰瘸，就必須先獲取更粗粒度的鎖（意向鎖）刽严，意向鎖有兩種：

• 意向共享鎖(IS Lock): 事務(wù)想要獲取表中的某行或是某幾行的共享鎖；

• 意向排他鎖(IX Lock): 事務(wù)想要獲取表中的某行或是某幾行的排他鎖避凝；
  意向鎖和行鎖的兼容性如下圖所示：

  
  
  image.png

二 一致性非鎖定讀

一個(gè)事務(wù)想要讀取一行記錄舞萄，需要先獲取這行數(shù)據(jù)的行共享鎖，如果此時(shí)另外一個(gè)事務(wù)先獲取該行的行排他鎖管削，根據(jù)行鎖的兼容性倒脓，后來(lái)的事務(wù)變不能獲取行共享，只能等待行排他鎖釋放含思，這無(wú)疑是不得行了把还，Innodb通過(guò)MVCC機(jī)制實(shí)現(xiàn)了寫(xiě)不阻塞讀，讀取的數(shù)據(jù)如果有其他事務(wù)正在進(jìn)行更新或是刪除操作茸俭，則讀取該行數(shù)據(jù)的上一個(gè)事務(wù)版本號(hào)的數(shù)據(jù)，讀取的是一個(gè)快照數(shù)據(jù)安皱，這個(gè)數(shù)據(jù)是通過(guò)undo日志來(lái)獲取的调鬓，undo日志也即是innodb mvcc機(jī)制實(shí)現(xiàn)的根本；

三 一致性鎖定讀

在默認(rèn)的可重復(fù)讀隔離級(jí)別酌伊，innodb讀取數(shù)據(jù)是一致性非鎖定讀腾窝，讀不加鎖缀踪，寫(xiě)不阻塞讀；但是有些業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要我們讀取數(shù)據(jù)時(shí)手動(dòng)上鎖以保證數(shù)據(jù)的一致性虹脯，有兩種方式手動(dòng)上鎖實(shí)現(xiàn)一致性鎖定讀

• select ... for update: 給滿足條件的行加上排他鎖驴娃；
• select ... lock in share mode: 給滿足條件的行加上共享鎖；
  注意：手動(dòng)加鎖需要在一個(gè)事務(wù)中才生效循集，也即：需要手動(dòng)開(kāi)啟一個(gè)事務(wù)唇敞，begin /../ commit

四 鎖算法

innodb有三種鎖算法，分別是：

• Record Lock: 所有當(dāng)前記錄
• Gap Lock: 間隙鎖咒彤，鎖定一個(gè)范圍疆柔，但是不包括記錄本身，例如：（-∞镶柱，1）（1旷档， 5）（5，+ ∞）
• Next-Key Lock: Record Lock+Gap Lock歇拆， 同樣鎖定一個(gè)范圍鞋屈，但是包括記錄本身，例如：（-∞故觅，1]（1厂庇， 5]（5，+ ∞）

規(guī)則：

• innodb的Record Lock是根據(jù)索引項(xiàng)來(lái)加鎖的逻卖，如果查詢(xún)條件不是根據(jù)索引項(xiàng)來(lái)查詢(xún)宋列，會(huì)鎖定整張表記錄
  說(shuō)明：例如：如果在一個(gè)事務(wù)中執(zhí)行：select * from t1 where id=4 for update; 其中id并沒(méi)有設(shè)置為主鍵，也沒(méi)有添加任何索引评也，則此時(shí)會(huì)阻塞其他事務(wù)的任何插入 更新 刪除操作炼杖；
• InnoDB通過(guò)索引來(lái)實(shí)現(xiàn)行鎖，而不是通過(guò)鎖住記錄盗迟。因此坤邪，當(dāng)操作的兩條不同記錄擁有相同的索引時(shí)，也會(huì)因?yàn)樾墟i被鎖而發(fā)生等待罚缕。
• 由于InnoDB的索引機(jī)制艇纺，數(shù)據(jù)庫(kù)操作使用了主鍵索引，InnoDB會(huì)鎖住主鍵索引邮弹；使用非主鍵索引時(shí)黔衡，InnoDB會(huì)先鎖住非主鍵索引，再鎖定主鍵索引腌乡。
• 當(dāng)查詢(xún)的索引是唯一索引時(shí)盟劫，InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)將Next-Key Lock降級(jí)為Record Lock，即只鎖住索引本身与纽，而不是范圍侣签。
• InnoDB對(duì)于輔助索引有特殊的處理塘装，不僅會(huì)鎖住輔助索引值所在的范圍，還會(huì)將其下一鍵值加上Gap LOCK影所。
  說(shuō)明：例如：如果某個(gè)列有1蹦肴，3，5三個(gè)索引值猴娩，如果在一個(gè)事務(wù)中執(zhí)行：select * from t1 where id=3 for update時(shí)會(huì)同時(shí)鎖住(1,3]和(3,5)兩個(gè)區(qū)間阴幌，其他事務(wù)如果插入這個(gè)兩個(gè)區(qū)間的值是不得行的，會(huì)阻塞胀溺，但是插入非這連個(gè)區(qū)間是可以的裂七，比如插入：insert into t1 values(7)
• InnoDB使用Next-Key Lock機(jī)制來(lái)避免Phantom Problem（幻讀問(wèn)題）。
  說(shuō)明：個(gè)人理解在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下仓坞，Innodb應(yīng)該是通過(guò)Next-Key Lock機(jī)制+MVCC機(jī)制共同保證不會(huì)發(fā)生幻讀問(wèn)題, MVCC不能完全解決幻讀問(wèn)題背零，MVCC可以解決快照讀問(wèn)題，但是當(dāng)前讀問(wèn)題不能解決无埃，舉例說(shuō)明如下：
  1 MVCC能解決快照度的幻讀問(wèn)題
  例子1

創(chuàng)建表t2
CREATE TABLE `t2` (
  `id` int(11) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  KEY `id` (`id`)
) ENGINE=InnoDB

開(kāi)啟兩個(gè)事務(wù)tx1和tx2徙瓶，先在tx1事務(wù)中查詢(xún)

mysql> begin;
mysql> select * from t2 where id>5;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
|    6 | dd   |
|    8 | dd   |
|    7 | dd   |
|    9 | rr   |
|   10 | re   |
+------+------+
5 rows in set (0.00 sec)

然后事務(wù)2中，插入一行記錄嫉称，并提交

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into t2 values(12,"rr");
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

結(jié)論：
再在事務(wù)一查詢(xún)相同語(yǔ)句侦镇，查詢(xún)不到12這條記錄，因?yàn)槠胀ǖ膕elect是快照讀织阅，快照讀根據(jù)MVCC機(jī)制不會(huì)讀到大于當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)壳繁，所以MVCC可以解決快照讀的幻讀問(wèn)題

2 MVCC不能解決當(dāng)前讀的幻讀問(wèn)題，當(dāng)前讀是讀取最新的數(shù)據(jù)荔棉，更新刪除等就是當(dāng)前讀
例子2：

• 事務(wù)1執(zhí)行以下語(yǔ)句闹炉，for update

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from t2 where id>5 for update;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
|    6 | dd   |
|    8 | dd   |
|    7 | dd   |
|    9 | rr   |
|   10 | re   |
|   12 | rr   |
|   13 | rr   |
+------+------+
7 rows in set (0.00 sec)

• 然后再事務(wù)2中執(zhí)行，插入14語(yǔ)句

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> insert into t2 values(14,"rr");

結(jié)論：
發(fā)現(xiàn)事務(wù)2進(jìn)行鎖等待润樱，不能插入渣触，那是因?yàn)槭聞?wù)1中for update對(duì)加了next-key lock，對(duì)區(qū)間(5,+∞)進(jìn)行了加鎖壹若，導(dǎo)致這個(gè)區(qū)間的插入操作都等待鎖嗅钻，所以next-key lock能解決到一些幻讀問(wèn)題

例子3
先在事務(wù)1執(zhí)行下面操作

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from t2;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
|    1 | dd3  |
|    2 | dd3  |
|    3 | dd   |
|    4 | dd   |
|    6 | dd   |
|    8 | dd   |
|    7 | dd   |
|    9 | rr   |
|   10 | re   |
|   12 | rr   |
|   13 | rr   |
+------+------+
11 rows in set (0.00 sec)

此時(shí)事務(wù)一種查詢(xún)到11條數(shù)據(jù)，事務(wù)一不提交店展，然后開(kāi)啟事務(wù)2养篓，在事務(wù)2中執(zhí)行一個(gè)插入操作，并commit

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into t2 values(14, "22");
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

然后我們?cè)僭谑聞?wù)1中執(zhí)行更新操作,然后相同的查詢(xún)

mysql> update t2 set name='aa';
Query OK, 12 rows affected (11.66 sec)
Rows matched: 12  Changed: 12  Warnings: 0

mysql> select * from t2;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
|    1 | aa   |
|    2 | aa   |
|    3 | aa   |
|    4 | aa   |
|    6 | aa   |
|    8 | aa   |
|    7 | aa   |
|    9 | aa   |
|   10 | aa   |
|   12 | aa   |
|   13 | aa   |
|   14 | aa   |
+------+------+
12 rows in set (0.00 sec)

結(jié)論：
我們發(fā)現(xiàn)在事務(wù)一中讀取到了事務(wù)二插入的數(shù)據(jù)赂蕴，在同一個(gè)事務(wù)中兩次讀取的數(shù)據(jù)不一致觉至，發(fā)生了幻讀，原因在于發(fā)生了一次當(dāng)前讀(更新操作)睡腿，所以此時(shí)MVCC沒(méi)有解決到幻讀問(wèn)題
通過(guò)例子1 2 3我們得出最終結(jié)論：

• 在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下语御，MVCC機(jī)制可以解決快照讀的幻讀問(wèn)題，但是如果有當(dāng)前讀席怪，那就有可能發(fā)生幻讀了
• 如果有當(dāng)前讀应闯，想要預(yù)防幻讀，可以通過(guò)加行鎖挂捻，通過(guò)Next-Key Lock算法機(jī)制保證在記錄周?chē)秶苌湘i防止幻讀問(wèn)題

引用：
《MYSQL技術(shù)內(nèi)幕 Innodb存儲(chǔ)引擎》
《丁奇45講》