MySQL 的锁

1. 什么是锁

锁是数据库系统区别于文件系统的一个关键特性，用于管理对共享资源的并发访问

分类

• 粒度

  • 表锁

    • 整个表

  • 行锁

    • 某一行或多行

      • Record Lock：记录锁

        • 一行

      • Gap Lock：间隙锁

        • 左开右闭
        • 查到的：1,4；实际锁住的：2,3,4

      • Next-Key Lock：临键锁

        • 左闭右闭，记录锁 + 间隙锁
        • 查到的：1,4；实际锁住的：1,2,3,4

  • 页级锁

    • 介于行锁和表锁之间

  • ......

• 不同角度的说法

  • 属性

    • 共享锁
    • 排他锁

  • 状态

    • 意向共享锁
    • 意向排他锁
    • 意向锁：加锁时设置一个标志位，其他事务只需要判断这个标志位，而不需要扫描每个节点判断是否加锁

  • 逻辑层面

    • 乐观锁

      • 版本控制

    • 悲观锁

作用

• 利用锁解决幻读问题

2. Lock 和 Latch

3. InnoDB 中的锁

3.1 锁的类型

• 共享锁（S Lock）

  • 允许事务读一行数据

• 排他锁（X Lock）

  • 允许事务更新或删除一行数据

3.2 一致性非锁定读

• 读取的记录正在执行 UPDATE 或 DELETE 操作，则会读取事务的快照数据 undo 段

3.3 一致性锁定读

• SELECT ... FOR UPDATE

  • 事务对读取的记录加 X 锁，其他事务不能再加任何锁
  • RR 隔离级别下，总是读取事务开始时的结果
  • RC 隔离级别下，总是读取最新的快照数据，破坏了隔离性

• SELECT ... LOCK IN SHARE MODE

  • 事务对读取的记录加 S 锁，其他事务可以加 S 锁，但 X 锁会被阻塞

4. 锁的算法

5. 锁问题

5.0 说明

• 存在快照读和当前读，快照读是记录版本，不加锁，当前读是最新版本，加锁

  • 快照读

    • 普通 select

  • 当前读

    • select ... lock in share mode; (共享锁)
    • select ... for update;
    • insert;
    • update;
    • delete;

5.1 赃读

• 数据可能同时存在内存和磁盘中，看读取的是哪一份
• 一个事务内读取到了另一个事务未提交的修改，破坏了隔离性

5.2 不可重复读

• 一个事务内读取到了另一个事务提交的数据，导致先后两次读取结果不一样，破坏了一致性

• 5.3 丢失更新（第二类）

  • 事务 1 和事务 2 先后修改同一条数据，分别先后提交，先提交的会被后提交的覆盖掉

  • 数据库理论上不会出现这种问题，因为事务会等待前面的事务提交完成，更多的是逻辑上的丢失更新

  • 自己就遇到过类似的问题：邮件有一个是否读取字段，用户 1 给用户 2 发送了一个信函，用户 1 对邮件进行修改并更新数据库，但是用户 2 并没有获取数据库最新的版本，本地还是更新前的，此时读取邮件，调用更新接口，将是否读取字段设置为 true，同时信函内容又变回修改前的了

  • 可以加悲观锁或乐观锁

    • 悲观锁：select ... for update
    • 乐观锁：由程序自己实现，判断版本号，比如更新时间，更新前先查询，拿到旧的更新时间，更新的时候再查询，更新时间一样的话就更新，否则通知用户刷新数据。

幻读

• 没有锁间隙
• 破坏了一致性

第一类丢失更新，（不会发生）

• 两个事务修改同一条记录，某一事务完成，另一个事务回滚，造成第一个事务更新丢失
• 现代的关系型数据库已经不会发生，排他锁

6. 阻塞

7. 死锁

7.1 什么是死锁

• 并行下，多个事务因竞争资源而产生的相互等待现象，若没有外力干涉将无法继续执行

• 解决方法

  • 超时回滚

  • 等待图

    • 记录事务等待链表和锁链表

      • 事务等待链表

        • t1
          t2
          t3
          t4

      • 锁的信息列表

        • row1
          t2:x
          t1:s
        • row2
          t1:s
          t4:s
          t2:x
          t3:x

      • 调用关系

        • t1->row1.t1:s
          t2->row2:t2:x
          t3->row2:t3:x

      • 等待图

        • t1<--->t2
            ↖   ^
              ×  |
            ↙   |
          t4<--- t3
          ​

          • 存在回路 t1,t2
          • 回滚 undo 量最小的事务

    • 判断是否存在回路

    • 深度优先

7.2 死锁概率很小

7.3 死锁示例

• AB-BA 死锁
• MySQL 自动为外键添加索引，删除索引会报错，need a foreign key constraint

8. 锁升级

降低锁的粒度

• 一个表的 1000 行的行锁升级为页锁，页锁升级为表锁
• 目的：如果将锁看为一种稀有资源，降低锁的粒度是为了保护系统资源，一定程度上提高效率
• InnoDB 不存在锁升级问题，因为不是根据每条记录产生行锁的，而是根据事务访问的每页对锁进行管理，采用的是位图方式。不管锁住的是一页中的一条记录还是多条记录，开销通常都是一致的。