锁

概述

• 介绍

  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。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

• 分类

  MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

  1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。
  2. 表级锁：每次操作锁住整张表。
  3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

全局锁

• 介绍

  全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，以及更新操作的事务提交语句都将被阻塞。

  其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

• 演示

• 语法

  加锁：flush tables with read lock;

  备份：mysqldump -u用户名 -p密码 数据库名称 > 备份文件的路径，注意mysqldump是MySQL提供的一个工具，不是SQL语句，所以不要在MySQL的命令行运行，直接在系统的命令行运行。

  释放锁：unlock tables;

• 特点

  数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

  1. 如果在主库上备份 ，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
  2. 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制文件（binlog），会导致主从延迟。

  在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。

  mysqldump --single-transaction -uxxx -pxxx 数据库名 > 备份文件路径

表级锁

• 介绍

  表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中。

  对于表级锁，主要分为以下三类：

  1. 表锁
  2. 元数据锁（meta data lock，MDL）
  3. 意向锁

1. 表锁

   对于表锁，分为两类：

   • 表共享读锁（read lock）
   • 表独占写锁（write lock）

   语法：

   • 加锁：lock tables 表名... read/write
   • 释放锁：unlock tables / 客户端断开连接

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁即会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。

2. 元数据锁（meta data lock，MDL）

   MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性（这里元数据可以理解为表结构），在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。

   在MySQL5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享）；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁（排他）。

   对应SQL	元数据锁类型	说明
   lock tables xxx read/write	SHARED_READ_ONLY / SHARED_NO_READ_WRITE
   select、select...lock in share mode	SHARED_READ	与SHARED_READ、SHARED_WRITE兼容，与EXCLUSIVE互斥
   insert、update、delete、select ... for update	SHARED_WRITE	与SHARED_READ、SHARED_WRITE兼容，与EXCLUSIVE互斥
   alter table ...	EXCLUSIVE	与其他的MDL都互斥

   查看元数据锁：

   select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

3. 意向锁

   为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突就，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

   1. 意向共享锁（IS）：由语句select ... lock in share mode 添加。与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排他锁（write）互斥。
   2. 意向排他锁（IX）：由insert、update、delete、select ... for update 添加。与表锁共享锁（read）及排他锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

   可以通过以下SQL语句，查看意向锁及行锁的加锁情况：

   select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

   弹幕笔记摘要：

   • 明显写锁和谁都冲突，读锁和任何读锁都兼容，很好理解因为都只读；
   • 总的来说，意向锁并不是真正意义上的锁，只是一个记载锁的数据结构，可以这么理解，不要被它的名字骗了；
   • 要说意向锁是锁的话，那么它算是表级锁；
   • 锁是一种资源，是要被争抢的，被事务获取；
   • 产生意向锁时也会产生元数据锁；
   • 原来懵的不止我一个(-_-)；
   • 意向锁解决的是行锁和表锁的冲突问题；

行级锁

• 介绍

  行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。

  InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

  1. 行锁（Record Lock）：锁定单个记录的锁，防止其他事务对此进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
  2. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。
  3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

• 行锁

  InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

  1. 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；
  2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁；

  SQL	行锁类型	说明
  INSERT ...	排他锁	自动加锁
  UPDATE ...	排他锁	自动加锁
  DELETE ...	排他锁	自动加锁
  SELECT(正常)	不加任何锁
  SELECT ... LOCK IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在SELECT之后加LOCK IN SHARE MODE
  SELECT ... FOR UPDATE	排他锁	需要手动在SELECT之后加 FOR UPDATE

  • 默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

    1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
    2. InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁。

  • 可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

    select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

  • 弹幕摘要：记住这里，select一定要自己主动去加锁，如果不主动加锁是可以发生幻读的；

• 间隙锁/临键锁

  默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

  1. 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
  2. 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。
  3. 索引上的范围查询（唯一索引），会访问到不满足条件的第一个值为止。

  注意 ：间隙锁的唯一目的就是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一个间隙上采用间隙锁。

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