什么是锁
锁的定义
锁是计算机协调多个进程或纯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、有效性是所在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
锁分类
从性能上分为乐观锁(用版本对比来实现)和 悲观锁;
从数据库操作类型分为:
读锁和写锁(都属于悲观锁)
读锁(共享锁):针对同一份数据,多个读操作可以同时进行而不会互相影响;
写锁(排它锁):当前写操作没有完成之前,它会阻断其它写锁和读锁。
从数据库操作的粒度分为:表锁 和 行锁。
mysql的锁
锁定机制就是数据库为了保证数据的一致性而使各种共享资源在被并发访问访问变得有序所设计的一种规则。MySQL数据库由于其自身架构的特点,存在多种数据存储引擎,每种存储引擎所针对的应用场景特点都不太一样,为了满足各自特定应用场景的需求,每种存储引擎的锁定机制都是为各自所面对的特定场景而优化设计,所以各存储引擎的锁定机制也有较大区别
行锁(Record Locks)间隙锁(Gap Locks)临键锁(Next-key Locks)共享锁/排他锁(Shared and Exclusive Locks)意向共享锁/意向排他锁(Intention Shared and Exclusive Locks)插入意向锁(Insert Intention Locks)自增锁(Auto-inc Locks)预测锁,这种锁主要用于存储了空间数据的空间索引。

表锁
每次操作锁住整张表。
开销小,加锁快;
不会出现死锁;
锁粒度大,发生锁冲突的概率最高;
并发度最低。
表级锁是 MySQL 锁中粒度最大的一种锁,表示当前的操作对整张表加锁,资源开销比行锁少,不会出现死锁的情况,但是发生锁冲突的概率很大。被大部分的mysql引擎支持,MyISAM和InnoDB都支持表级锁,但是InnoDB默认的是行级锁。
表锁由 MySQL Server 实现,一般在执行 DDL 语句时会对整个表进行加锁,比如说 ALTER TABLE 等操作。在执行 SQL 语句时,也可以明确指定对某个表进行加锁。
表锁使用的是一次性锁技术,也就是说,在会话开始的地方使用 lock 命令将后续需要用到的表都加上锁,在表释放前,只能访问这些加锁的表,不能访问其他表,直到最后通过 unlock tables 释放所有表锁。
除了使用 unlock tables 显示释放锁之外,会话持有其他表锁时执行lock table 语句会释放会话之前持有的锁;会话持有其他表锁时执行 start transaction 或者 begin 开启事务时,也会释放之前持有的锁。
表锁总结:
MyISAM 在执行查询语句(SELECT)前,会自动给涉及的所有表加读锁;在执行增删改查操作前,会自动给涉及的表加写锁。
对 MyISAM 表的读操作(加读锁),不会阻塞其他进程同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求。只有当读锁释放后,才会执行其他进程的写操作。
对 MyISAM 表的写操作(加写锁),会阻塞其他进程对同一表的读和写操作,只有当写锁释放后,才会执行其他进程的读写操作。
总结:读锁会阻塞写,但不会阻塞读;而写锁则会把读和写都阻塞。
行锁
表锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低行锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高
表锁不仅实现和使用都很简单,而且占用的系统资源少,所以在很多存储引擎中使用,如 MyISAM、MEMORY、MERGE 等,MyISAM 存储引擎几乎完全依赖 MySQL 服务器提供的表锁机制,查询自动加表级读锁,更新自动加表级写锁,以此来解决可能的并发问题。但是表锁的粒度太粗,导致数据库的并发性能降低,为了提高数据库的并发能力,InnoDb 引入了行锁的概念。
行锁和表锁一样,也分成两种类型:读锁和写锁。常见的增删改(INSERT、 DELETE、UPDATE)语句会自动对操作的数据行加写锁,查询的时候也可以明确指定锁的类型,SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 语句加的是读锁,SELECT ... FOR UPDATE 语句加的是写锁。
行锁这个名字听起来像是这个锁加在某个数据行上,实际上这里要指出的是:在 MySQL 中,行锁是加在索引上的。所以要深入了解行锁,还需要先了解下 MySQL 中索引的结构。
InnoDB 是聚簇索引,也就是 B+树的叶节点既存储了主键索引也存储了数据行。而 InnoDB 的二级索引的叶节点存储的则是主键值,所以通过二级索引查询数据时,还需要拿对应的主键去聚簇索引中再次进行查询。
innodb对于单行数据的加锁原理:
update user set age = 10 where id = 49;update user set age = 10 where name = 'Tom';
第一条使用主键索引查询,只需要在id=49的主键索引上加上写锁
第二条使用了二级索引查询,则需要先在name=Tom这个索引上加写锁,然后由于使用InnoDB二级索引还需要再次根据主键索引查询,所以还需要在id=49这个主键索引加上写锁
页锁
页锁是Mysql中锁定粒度介于行锁和表锁中间的一种锁。表级锁速度快,但是冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页锁,一次锁定相邻的一组记录。BDB支持页级锁
共享锁/排它锁
共享锁又称读锁,是读取操作创建的锁。其他用户可以并发读取数据,但任何事务都不能对数据进行修改(获取数据上的排他锁),直到已释放所有共享锁。
如果事务T对数据A加上共享锁后,则其他事务只能对A再加共享锁,不能加排他锁。获准共享锁的事务只能读数据,不能修改数据。
用法
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;
在查询语句后面增加LOCK IN SHARE MODE
,Mysql会对查询结果中的每行都加共享锁,当没有其他线程对查询结果集中的任何一行使用排他锁时,可以成功申请共享锁,否则会被阻塞。其他线程也可以读取使用了共享锁的表,而且这些线程读取的是同一个版本的数据
排他锁(eXclusive Lock)
排他锁又称写锁,如果事务T对数据A加上排他锁后,则其他事务不能再对A加任何类型的封锁。获准排他锁的事务既能读数据,又能修改数据。
用法
SELECT ... FOR UPDATE;
在查询语句后面增加FOR UPDATE
,Mysql会对查询结果中的每行都加排他锁,当没有其他线程对查询结果集中的任何一行使用排他锁时,可以成功申请排他锁,否则会被阻塞。
意向共享锁/意向排他锁
由于表锁和行锁虽然锁定范围不同,但是会相互冲突。所以当你要加表锁时,势必要先遍历该表的所有记录,判断是否加有排他锁。这种遍历检查的方式显然是一种低效的方式,MySQL 引入了意向锁,来检测表锁和行锁的冲突。
意向锁也是表级锁,也可分为读意向锁(IS 锁)和写意向锁(IX 锁)。当事务要在记录上加上读锁或写锁时,要首先在表上加上意向锁。这样判断表中是否有记录加锁就很简单了,只要看下表上是否有意向锁就行了。
意向锁之间是不会产生冲突的,也不和 AUTO_INC 表锁冲突,它只会阻塞表级读锁或表级写锁,另外,意向锁也不会和行锁冲突,行锁只会和行锁冲突。
意向锁是InnoDB自动加的,不需要用户干预。
对于insert、update、delete,InnoDB会自动给涉及的数据加排他锁(X);
对于一般的Select语句,InnoDB不会加任何锁,事务可以通过以下语句给显示加共享锁或排他锁。
意向共享锁(Intention Shared Lock)
意向共享锁(IS):表示事务准备给数据行加入共享锁,也就是说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(Exclusive Lock)
意向排他锁(IX):类似上面,表示事务准备给数据行加入排他锁,说明事务在一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。
间隙锁(Gap Lock)
当我们使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,InnoDB 也会对这个“间隙”加锁,这种锁机制就是所谓的间隙锁。
间隙锁是锁索引记录中的间隔,或者第一条索引记录之前的范围,又或者最后一条索引记录之后的范围。
间隙锁在 InnoDB 的唯一作用就是防止其它事务的插入操作,以此来达到防止幻读的发生,所以间隙锁不分什么共享锁与排他锁。
要禁止间隙锁,可以把隔离级别降为读已提交,或者开启参数
innodb_locks_unsafe_for_binlogshow variables like 'innodb_locks_unsafe_for_binlog';
innodb_locks_unsafe_for_binlog
:默认值为OFF,即启用间隙锁。因为此参数是只读模式,如果想要禁用间隙锁,需要修改 my.cnf(windows是my.ini) 重新启动才行。
插入意向锁(Insert Intention Locks)
插入意向锁是一种特殊的间隙锁(简称II GAP)表示插入的意向,只有在 INSERT 的时候才会有这个锁。注意,这个锁虽然也叫意向锁,但是和上面介绍的表级意向锁是两个完全不同的概念,不要搞混了。
插入意向锁和插入意向锁之间互不冲突,所以可以在同一个间隙中有多个事务同时插入不同索引的记录。譬如在例子中,id = 30 和 id = 49 之间如果有两个事务要同时分别插入 id = 32 和 id = 33 是没问题的,虽然两个事务都会在 id = 30 和 id = 50 之间加上插入意向锁,但是不会冲突。
插入意向锁只会和间隙锁或 Next-key 锁冲突,正如上面所说,间隙锁唯一的作用就是防止其他事务插入记录造成幻读,正是由于在执行 INSERT 语句时需要加插入意向锁,而插入意向锁和间隙锁冲突,从而阻止了插入操作的执行。
插入意向锁的作用:
为来唤起等待。由于该间隙已经有锁,插入时必须阻塞,插入意向锁的作用具有阻塞功能;
插入意向锁是一种特殊的间隙锁,既然是一种间隙锁,为什么不直接使用间隙锁?间隙锁直接不相互排斥。不可以阻塞即唤起等待,会造成幻读。
为什么不实用记录锁(行锁)或 临键锁?申请了记录锁或临键锁,临键锁之间可能相互排斥,即影响 insert 的并发性。
自增锁(Auto-inc Locks)
AUTO_INC 锁又叫自增锁(一般简写成 AI 锁),是一种表锁,当表中有自增列(AUTO_INCREMENT)时出现。当插入表中有自增列时,数据库需要自动生成自增值,它会先为该表加 AUTO_INC 表锁,阻塞其他事务的插入操作,这样保证生成的自增值肯定是唯一的。AUTO_INC 锁具有如下特点:
AUTO_INC 锁互不兼容,也就是说同一张表同时只允许有一个自增锁;
自增值一旦分配了就会 +1,如果事务回滚,自增值也不会减回去,所以自增值可能会出现中断的情况。
自增操作
使用AUTO_INCREMENT
函数实现自增操作,自增幅度通过 auto_increment_offset
和auto_increment_increment
这2个参数进行控制:
auto_increment_offset 表示起始数字
auto_increment_increment 表示调动幅度(即每次增加n个数字,2就代表每次+2)
通过使用last_insert_id()函数可以获得最后一个插入的数字
select last_insert_id();自增锁
首先insert大致上可以分成三类:
simple insert 如insert into t(name) values('test')
bulk insert 如load data | insert into ... select .... from ....
mixed insert 如insert into t(id,name) values(1,'a'),(null,'b'),(5,'c');
如果存在自增字段,MySQL 会维护一个自增锁,和自增锁相关的一个参数为(5.1.22 版本后加入) innodb_autoinc_lock_mode
,可以设定 3 值:
0 :traditonal (每次都会产生表锁)
1 :consecutive(会产生一个轻量锁,simple insert 会获得批量的锁,保证连续插入)
2 :interleaved (不会锁表,来一个处理一个,并发最高)
MyISam引擎均为 traditonal,每次均会进行表锁。但是InnoDB引擎会视参数不同产生不同的锁,默认为 1:consecutive。
show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode';
traditonal
innodb_autoinc_lock_mode
为 0 时,也就是 traditional 级别。该自增锁时表锁级别,且必须等待当前 SQL 执行完毕后或者回滚才会释放,在高并发的情况下可想而知自增锁竞争时比较大的。
它提供来一个向后兼容的能力
在这一模式下,所有的 insert 语句(“insert like”)都要在语句开始的时候得到一个表级的 auto_inc 锁,在语句结束的时候才释放这把锁。注意,这里说的是语句级而不是事务级的,一个事务可能包含有一个或多个语句;
它能保证值分配的可预见性、可连续性、可重复性,这个也就是保证了 insert 语句在复制到 slave 的时候还能生成和 master 那边一样的值(它保证了基于语句复制的安全);
由于在这种模式下 auto_inc 锁一直要保持到语句的结束,所以这个就影响了并发的插入。
consecutive
innodb_autoinc_lock_mode 为 1 时,也就是 consecutive 级别。这是如果是单一的 insert SQL,可以立即获得该锁,并立即释放,而不必等待当前SQL执行完成(除非在其它事务中已经有 session 获取了自增锁)。另外当SQL是一些批量 insert SQL 时,比如 insert into ... select ...
, load data
, replace ... select ...
时,这时还是表级锁,可以理解为退化为必须等待当前 SQL 执行完才释放。可以认为,该值为 1 时相对比较轻量级的锁,也不会对复制产生影响,唯一的缺陷是产生自增值不一定是完全连续的。
这一模式下对 simple insert 做了优化,由于 simple insert 一次性插入的值的个数可以立马得到确定,所以 MyQL 可以一次生成几个连续的值,用于这个 insert 语句。总得来说这个对复制也是安全的(它保证了基于语句复制的安全);
这一模式也是MySQL的默认模式,这个模式的好处是 auto_inc 锁不要一直保持到语句的结束,只要语句得到了相应的值就可以提前释放锁。
interleaved
innodb_autoinc_lock_mode 为 2 时,也就是 interleaved 级别。所有 insert 种类的 SQL 都可以立马获得锁并释放,这时的效率最高。但是会引入一个新的问题:当 binlog_format 为 statement 时,这是复制没法保证安全,因为批量的 insert,比如 insert ... select ...
语句在这个情况下,也可以立马获取到一大批的自增 id 值,不必锁整个表, slave 在回放这个 SQL 时必然会产生错乱。
由于这个模式下已经没有了 auto_inc 锁,所以这个模式下的性能是最好的,但是也有一个问题,就是对于同一个语句来说它所得到的 auto_incremant 值可能不是连续的。
如果你的二进制文件格式是mixed | row 那么这三个值中的任何一个对于你来说都是复制安全的。
由于现在mysql已经推荐把二进制的格式设置成row,所以在binlog_format不是statement的情况下最好是innodb_autoinc_lock_mode=2 这样可能知道更好的性能。
InnoDB锁的特性
在不通过索引条件查询的时候,InnoDB使用的确实是表锁!
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。
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。
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 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(explain查看),以确认是否真正使用了索引。




