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详谈innodb的锁(record,gap,Next-Key lock)

Record lock单条索引记录上加锁,record lock锁住的永远是索引,而非记录本身,即使该表上没有任何索引,那么innodb会在后台创建一个隐藏的聚集主键索引,那么锁住的就是这个隐藏的聚集主键索引。所以说当一条sql没有走任何索引时,那么将会在每一条聚集索引后面加X锁,这个类似于表锁,但原理上和表锁应该是完全不同的。

Gap lock在索引记录之间的间隙中加锁,或者是在某一条索引记录之前或者之后加锁,并不包括该索引记录本身。gap lock的机制主要是解决可重复读模式下的幻读问题,关于幻读的演示和gap锁如何解决了幻读。关于这一块,先给出几个定义

快照读:

简单的select操作,没有lock in share mode或for update,快照读不会加任何的锁,而且由于mysql的一致性非锁定读的机制存在,任何快照读也不会被阻塞。但是如果事务的隔离级别是SERIALIZABLE的话,那么快照读也会被加上共享的next-key锁,本文不对SERIALIZABLE隔离级别做叙述。

当前读:

官方文档的术语叫locking read,也就是insert,update,delete,select..in share mode和select..for update,当前读会在所有扫描到的索引记录上加锁,不管它后面的where条件到底有没有命中对应的行记录。当前读可能会引起死锁。

意向锁:

innodb的意向锁主要用户多粒度的锁并存的情况。比如事务A要在一个表上加S锁,如果表中的一行已被事务B加了X锁,那么该锁的申请也应被阻塞。如果表中的数据很多,逐行检查锁标志的开销将很大,系统的性能将会受到影响。为了解决这个问题,可以在表级上引入新的锁类型来表示其所属行的加锁情况,这就引出了“意向锁”的概念。举个例子,如果表中记录1亿,事务A把其中有几条记录上了行锁了,这时事务B需要给这个表加表级锁,如果没有意向锁的话,那就要去表中查找这一亿条记录是否上锁了。如果存在意向锁,那么假如事务A在更新一条记录之前,先加意向锁,再加X锁,事务B先检查该表上是否存在意向锁,存在的意向锁是否与自己准备加的锁冲突,如果有冲突,则等待直到事务A释放,而无须逐条记录去检测。事务B更新表时,其实无须知道到底哪一行被锁了,它只要知道反正有一行被锁了就行了。
说白了意向锁的主要作用是处理行锁和表锁之间的矛盾,能够显示“某个事务正在某一行上持有了锁,或者准备去持有锁”

不可重复读:

指的是在同一个事务中,连续几次快照读,读取的记录应该是一样的

不可重复读的演示较为简单,本文不做讨论。

幻读:

指的是在一个事务A中执行了一个当前读操作,而另外一个事务B在事务A的影响区间内insert了一条记录,这时事务A再执行一个当前读操作时,出现了幻行。这和不可重复读的主要区别就在与事务A中一个是快照读,一个当前读;并且事务B中一个是任何的dml操作,一个只是insert。比如在A中select * from test where id<10 lock in share mode结果集为(1,2,3),这时在B中对test表插入了一条记录4,这时在A中重新查询结果集就是(1,2,3,4),和事务A在第一次查询出来的结果集不一致,这里的4就是幻行。

演示条件:由于可重读的隔离级别下,默认采用Next-Key Locks,就是Record lock和gap lock的结合,即除了锁住记录本身,还要再锁住索引之间的间隙,所以这个gap lock机制默认打开,并不会产生幻行,那么我们要演示幻行的话,要么将隔离级别改为read-commited,要么在REPEATABLE-READ模式下禁用掉gap lock,这里我们采用的是第二种方式。

幻读的演示在演示之前又引入了innodb_locks_unsafe_for_binlog参数,该参数可以禁用gap lock。

innodb_locks_unsafe_for_binlog:静态参数,默认为0,表示启动gap lock,如果设置为1,表示禁用gap lock,这时mysql就只有record lock了,不过值得注意的是,即使了设置了1,关于外键和唯一键重复检查方面用到的gap lock依旧有效。这时可以简单地理解成事务的隔离级别退化成可重复读,然后两者应该还是有所区别的。建议是不要随便设置,我们这里设置只是做个简单的幻读演示,mysql后续的版本可能都会废弃掉这个参数了。

session 1 先将myid>95的记录加一个当前读

mysql> show create table test_gap_lock\G
*************************** 1. row ***************************
Table: test_gap_lock
Create Table: CREATE TABLE `test_gap_lock` (
`id` int(11) NOT NULL,
`name` varchar(100) DEFAULT NULL,
`myid` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `uniq_name` (`name`),
KEY `idex_myid` (`myid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.00 sec)
mysql> begin;
mysql> select * from test_gap_lock where myid>95 for update;
+—-+————+——+
| id | name | myid |
+—-+————+——+
| 1 | jiang | 99 |
| 2 | hubingmei | 99 |
| 5 | hubingmei4 | 100 |
+—-+————+——+
3 rows in set (0.00 sec)

session 2 这时session 2插入myid=98的记录成功了。

insert into test_gap_lock values(6,’jiang2′,98);

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

session 1 这时session 1再次查看时发现记录myid=98的记录已经存在了,这条记录就是幻行。

mysql> select * from test_gap_lock where myid>95 for update;
+—-+————+——+
| id | name | myid |
+—-+————+——+
| 1 | jiang | 99 |
| 2 | hubingmei | 99 |
| 5 | hubingmei4 | 100 |
| 6 | jiang2 | 98 |
+—-+————+——+
4 rows in set (0.00 sec)

gap lock机制解决幻读问题演示条件:我们再把innodb_locks_unsafe_for_binlog值改回默认值0,并且tx_isolation为

REPEATABLE-READ,演示时务必explain下,确保该sql走了非唯一索引idx_myid(因为如果测试数据较少的话,可能优化器直接走全表扫描,那就导致锁住所有记录,无法模拟出gap锁)

演示范例 1(非唯一索引+范围当前读)mysql> show create table test_gap_lock\G

*************************** 1. row ***************************
Table: test_gap_lock
Create Table: CREATE TABLE `test_gap_lock` (
`id` int(11) NOT NULL,
`name` varchar(100) DEFAULT NULL,
`myid` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `uniq_name` (`name`),
KEY `idex_myid` (`myid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.00 sec)

session 1 先explain确保session的当前读sql执行走了索引idx_myid

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> explain select * from test_gap_lock where myid>100 for update;
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——+——+———————–+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——+——+———————–+
| 1 | SIMPLE | test_gap_lock | range | idex_myid | idex_myid | 5 | NULL | 2 | Using index condition |
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——+——+———————–+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select * from test_gap_lock where myid>100 for update;
+—-+————+——+
| id | name | myid |
+—-+————+——+
| 5 | hubingmei4 | 101 |
| 98 | test | 105 |
+—-+————+——+
2 rows in set (0.00 sec)

session 2 先插入myid=56的成功,因为锁住的间隙是myid>100,56不在该范围内;再插入myid=109时,会一直卡住直到session 1commit,rollback或者直接锁等待超时,在锁等待超时前在session 1中执行同样的sql,得到的结果依旧只有id=5,98的记录,这样就避免了幻读问题

mysql> insert into test_gap_lock values(999,’test2′,56);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> insert into test_gap_lock values(123,’test4′,109);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

演示范例2(非唯一索引+等值当前读)mysql> select * from test_gap_lock;

+—–+————+——+
| id | name | myid |
+—–+————+——+
| 1 | jiang | 98 |
| 2 | hubingmei | 99 |
| 5 | hubingmei4 | 101 |
| 6 | jiang2 | 100 |
| 7 | jiang22 | 70 |
| 67 | jiang222 | 80 |
| 98 | test | 105 |
| 123 | test4 | 109 |
| 999 | test2 | 56 |
+—–+————+——+
9 rows in set (0.00 sec)
session 1
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> explain delete from test_gap_lock where myid=100;
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——-+——+————-+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——-+——+————-+
| 1 | SIMPLE | test_gap_lock | range | idex_myid | idex_myid | 5 | const | 2 | Using where |
+—-+————-+—————+——-+—————+———–+———+——-+——+————-+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> delete from test_gap_lock where myid=100;
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)

session 2 插入myid=99的记录依旧阻塞,存在gap锁;插入myid=97的记录成功

mysql> insert into test_gap_lock values(676,’gap recored test’,99);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> insert into test_gap_lock values(675,’gap recored test1′,97);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

范例3(主键索引+范围当前读)

mysql> select * from test_gap_lock ;
+—–+————+——+
| id | name | myid |
+—–+————+——+
| 1 | jiang | 98 |
| 2 | hubingmei | 98 |
| 5 | hubingmei4 | 100 |
| 6 | jiang2 | 100 |
| 7 | jiang22 | 70 |
| 67 | jiang222 | 80 |
| 98 | test | 105 |
| 123 | test4 | 109 |
| 999 | test2 | 56 |
+—–+————+——+
9 rows in set (0.00 sec)
session 1
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> explain select * from test_gap_lock where id > 100 for update;
+—-+————-+—————+——-+—————+———+———+——+——+————-+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+—-+————-+—————+——-+—————+———+———+——+——+————-+
| 1 | SIMPLE | test_gap_lock | range | PRIMARY | PRIMARY | 4 | NULL | 2 | Using where |
+—-+————-+—————+——-+—————+———+———+——+——+————-+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select * from test_gap_lock where id > 100 for update;
+—–+——-+——+
| id | name | myid |
+—–+——-+——+
| 123 | test4 | 109 |
| 999 | test2 | 56 |
+—–+——-+——+
2 rows in set (0.00 sec)

session 2(id=3可插入;id=108无法插入,存在gap lock;id=123的记录无法select..in share mode,因为该记录上存在record lock;id=125可以被select..in share mode和update,这点比较奇怪,应该这也算是当前读,不过后来查看官方文档得知,gap锁只会阻塞insert操作,因为gap间隙中是不存在任何记录的,除了insert操作,其他的操作结果应该都等价于空操作,mysql就不去阻塞它了)

mysql> insert into test_gap_lock values(108,’gap lock test3′,123);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> insert into test_gap_lock values(3,’gap lock test3′,123);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> select * from test_gap_lock where id=125 lock in share mode;
Empty set (0.00 sec)
mysql> explain select * from test_gap_lock where id=125 lock in share mode;
+—-+————-+——-+——+—————+——+———+——+——+—————————————————–+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+—-+————-+——-+——+—————+——+———+——+——+—————————————————–+
| 1 | SIMPLE | NULL | NULL | NULL | NULL | NULL | NULL | NULL | Impossible WHERE noticed after reading const tables |
+—-+————-+——-+——+—————+——+———+——+——+—————————————————–+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> update test_gap_lock set myid=12345 where id=125;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 0 Changed: 0 Warnings: 0

gap lock的内部加锁原理gap lock的前置条件:1 事务隔离级别为REPEATABLE-READ,innodb_locks_unsafe_for_binlog参数为0,且sql走的索引为非唯一索引

2 事务隔离级别为REPEATABLE-READ,innodb_locks_unsafe_for_binlog参数为0,且sql是一个范围的当前读操作,这时即使不是非唯一索引也会加gap lock

gap lock的加锁步骤

针对上面的范例1(非唯一索引+范围当前读)和范例3(主键索引+范围当前读)比较好理解,那为什么范例2(非主键索引+等值当前读)为什么也会产生gap lock,这要从btree 索引的原理讲起,我们都知道,btree索引是按照顺序排列的,并且innodb存在主键聚集索引,本人绘图能力有限,已范例2的加锁过程分析举例,手写加锁过程如下图

从图中的数据组织顺序可以看出,myid=100的记录有两条,如果加gap锁就会产生三个间隙,分别是gap1(98,100),gap2(100,100),gap3(100,105),在这三个开区间(如果我高中数学没记错的话)内的myid数值无法插入,显然gap1还有(myid=99,id=3)(myid

=99,id=4)等记录,gap2无实际的间隙,gap3还有(myid=101,id=7)等记录。并且,在myid=100的两条记录上加了record lock,也就是这两条数据业务无法被其他session进行当前读操作(范例三可以看出)

Next-Key Locks

在默认情况下,mysql的事务隔离级别是可重复读,并且innodb_locks_unsafe_for_binlog参数为0,这时默认采用next-key locks。所谓Next-Key Locks,就是Record lock和gap lock的结合,即除了锁住记录本身,还要再锁住索引之间的间隙。

下面我们针对大部分的SQL类型分析是如何加锁的,假设事务隔离级别为可重复读

select .. from

不加任何类型的锁

select…from lock in share mode

在扫描到的任何索引记录上加共享的(shared)next-key lock,还有主键聚集索引加排它锁

select..from for update

在扫描到的任何索引记录上加排它的next-key lock,还有主键聚集索引加排它锁

update..where delete from..where

在扫描到的任何索引记录上加next-key lock,还有主键聚集索引加排它锁

insert into..

简单的insert会在insert的行对应的索引记录上加一个排它锁,这是一个record lock,并没有gap,所以并不会阻塞其他session在gap间隙里插入记录。不过在insert操作之前,还会加一种锁,官方文档称它为insertion intention gap lock,也就是意向的gap锁。这个意向gap锁的作用就是预示着当多事务并发插入相同的gap空隙时,只要插入的记录不是gap间隙中的相同位置,则无需等待其他session就可完成,这样就使得insert操作无须加真正的gap lock。想象一下,如果一个表有一个索引idx_test,表中有记录1和8,那么每个事务都可以在2和7之间插入任何记录,只会对当前插入的记录加record lock,并不会阻塞其他session插入与自己不同的记录,因为他们并没有任何冲突。

假设发生了一个唯一键冲突错误,那么将会在重复的索引记录上加读锁。当有多个session同时插入相同的行记录时,如果另外一个session已经获得改行的排它锁,那么将会导致死锁。

insert导致的死锁现象演示1

mysql> show create table t1\G
*************************** 1. row ***************************
Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
`i` int(11) NOT NULL DEFAULT ‘0’,
PRIMARY KEY (`i`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.00 sec)

session 1

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> INSERT INTO t1 VALUES(1);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)


session 2 这时session2一直被卡住

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> INSERT INTO t1 VALUES(1);


session 3 这时session3也一直被卡住

mysql> begin;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t1 VALUES(1);


session 1 这时我们回滚session1

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


发现session 2的insert成功,而session3检测到死锁回滚

session 2 Query OK, 1 row affected (28.87 sec)

session 3 ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

死锁原因分析:

首先session1插入一条记录,获得该记录的排它锁,这时session2和session3都检测到了主键冲突错误,但是由于session1并没有提交,所以session1并不算插入成功,于是它并不能直接报错吧,于是session2和session3都申请了该记录的共享锁,这时还没获取到共享锁,处于等待队列中。这时session1 rollback了,也就释放了该行记录的排它锁,那么session2和session3都获取了该行上的共享锁。而session2和session3想要插入记录,必须获取排它锁,但由于他们自己都拥有了共享锁,于是永远无法获取到排它锁,于是死锁就发生了。如果这时session1是commit而不是rollback的话,那么session2和session3都直接报错主键冲突错误。查看死锁日志也是一目了然

insert导致的死锁现象2

另外一个类似的死锁是session1删除了id=1的记录并未提交,这时session2和session3插入id=1的记录。这时session1 commit了,session2和session3需要insert的话,就需要获取排它锁,那么死锁也就发生了;session1 rollback,则session2和session3报错主键冲突。这里不再做演示。


INSERT … ON DUPLICATE KEY UPDATE

这种sql和insert加锁的不同的是,如果检测到键冲突,它直接申请加排它锁,而不是共享锁。

replace

replace操作如果没有检测到键冲突的话,那么它的加锁策略和insert相似;如果检测到键冲突,那么它也是直接再申请加排它锁

INSERT INTO T SELECT … FROM S WHERE …

在T表上的加锁策略和普通insert一致,另外还会在S表上的相关记录上加共享的next-key lock。(如果是可重复读模式,则不会加锁)

CREATE TABLE … SELECT …在select的表上加共享的next-key lock

自增id的加锁策略

当一张表的某个字段是自增列时,innodb会在该索引的末位加一个排它锁。为了访问这个自增的数值,需要加一个表级锁,不过这个表级锁的持续时间只有当前sql,而不是整个事务,即当前sql执行完,该表级锁就释放了。其他session无法在这个表级锁持有时插入任何记录。

外键检测的加锁策略

如果存在外键约束,任何的insert,update,delete将会检测约束条件,将会在相应的记录上加共享的record lock,无论是否存在外键冲突。

以上这篇详谈innodb的锁(record,gap,Next-Key lock) 就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持。

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