前言

自7月份換工作以來(lái)，期間一直在學(xué)習(xí)MySQL的相關(guān)知識(shí)，聽(tīng)了一些視頻課，但是一直好奇那些講師的知識(shí)是從哪里學(xué)習(xí)的。于是想著從書(shū)籍中找答案。畢竟一直

看視頻也不是辦法，不能形成自己的知識(shí)。于是想著看書(shū)汲取知識(shí)，看了幾本MySQL的相關(guān)書(shū)籍，包括《深入淺出Mysql》《高性能Mysql》《Mysql技術(shù)內(nèi)幕》,發(fā)現(xiàn)那些講

師講的內(nèi)容確實(shí)都在書(shū)上有出現(xiàn)過(guò)，于是確信看書(shū)才是正確的汲取知識(shí)方式。本片主要記錄了Mysql的鎖機(jī)制的學(xué)習(xí)。

1.什么是鎖

鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程并發(fā)訪問(wèn)某一資源的機(jī)制。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，除傳統(tǒng)的計(jì)算資源（如CPU、RAM、I/O等）的爭(zhēng)用以外，數(shù)據(jù)也是一種供許多用戶共享的資源。

如何保證數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)的一致性、有效性是所有數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的一個(gè)問(wèn)題，鎖沖突也是影響數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)訪問(wèn)性能的一個(gè)重要因素。

相對(duì)其他數(shù)據(jù)庫(kù)而言，MySQL 的鎖機(jī)制比較簡(jiǎn)單，其最顯著的特點(diǎn)是不同的存儲(chǔ)引擎支持不同的鎖機(jī)制。比如，MyISAM和MEMORY存儲(chǔ)引擎采用的是表級(jí)鎖（table-level

locking）；BDB存儲(chǔ)引擎采用的是頁(yè)面鎖（page-levellocking），但也支持表級(jí)鎖；InnoDB存儲(chǔ)引擎既支持行級(jí)鎖（row-levellocking），也支持表級(jí)鎖，但默認(rèn)情況下是采用行級(jí)鎖。

MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下。

表級(jí)鎖：開(kāi)銷(xiāo)小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率最高,并發(fā)度最低。 行級(jí)鎖：開(kāi)銷(xiāo)大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低,并發(fā)度也最高。 頁(yè)面鎖：開(kāi)銷(xiāo)和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般。

3種鎖的使用角度：

表級(jí)鎖更適合于以查詢?yōu)橹鳎挥猩倭堪此饕龡l件更新數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如Web應(yīng)用； 行級(jí)鎖則更適合于有大量按索引條件并發(fā)更新少量不同數(shù)據(jù)，同時(shí)又有并發(fā)查詢的應(yīng)用，如一些在線事務(wù)處理（OLTP）系統(tǒng)。 BDB的頁(yè)面鎖已經(jīng)被InnoDB取代，不做討論。2.InnoDB存儲(chǔ)引擎中的鎖2.1鎖的類(lèi)型

InnoDB存儲(chǔ)引擎實(shí)現(xiàn)了如下兩種標(biāo)準(zhǔn)的行級(jí)鎖：

共享鎖（S Lock），允許事務(wù)讀一行數(shù)據(jù)。 排他鎖（X Lock），允許事務(wù)刪除或更新一行數(shù)據(jù)。

如果一個(gè)事務(wù)T1已經(jīng)獲得了行r的共享鎖，那么另外的事務(wù)T2可以立即獲得行r的共享鎖，因?yàn)樽x取沒(méi)有改變行r的數(shù)據(jù)，稱(chēng)這種情況

為鎖兼容(Lock Compatible)。但若有其他的事務(wù)T3想獲得行r的排他鎖，則其必須等待事務(wù)T1、T2釋放行r的共享鎖——這種情況稱(chēng)為鎖不兼容。

X S X 不兼容 不兼容 S 不兼容 兼容

此外，InnoDB存儲(chǔ)引擎支持多粒度鎖定，這種鎖定允許事務(wù)在行級(jí)上鎖和表鎖上的鎖同時(shí)存在。為了支持在不同粒度上進(jìn)行加鎖操作，InnoDB存

儲(chǔ)引擎支持一種額外的鎖方式，稱(chēng)之為意向鎖。意向鎖是將鎖定的對(duì)象分為多個(gè)層次，意向鎖意味著事務(wù)希望在更細(xì)粒度上進(jìn)行加鎖。 ​ InnoDB存

儲(chǔ)引擎支持意向鎖設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)練，其意向鎖即為表級(jí)別的鎖。設(shè)計(jì)目的主要是為了在一個(gè)事務(wù)中揭示下一行將被請(qǐng)求的鎖類(lèi)型。其支持兩種意向鎖：

意向共享鎖（IS Lock），事務(wù)想要獲得一張表中某幾行的共享鎖 意向排他鎖（IX Lock），事務(wù)想要獲得一張表中某幾行的排他鎖2.2 一致性非鎖定讀

一致性的非鎖定讀（consistant nonlocking read）是指InnoDB存儲(chǔ)引擎通過(guò)多版本控制（multi versioning）的方法來(lái)讀取當(dāng)前執(zhí)行時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)中行的

數(shù)據(jù)。如果讀取的行正在執(zhí)行Delete或Update操作，這時(shí)讀取操作不會(huì)因此去等待行上鎖的釋放。相反地，InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)去讀取行的一個(gè)快照

版本。如下如所示。

上圖直觀地展現(xiàn)了InnoDB存儲(chǔ)引擎一致性的非鎖定讀。之所以稱(chēng)為非鎖定讀，因?yàn)椴恍枰却L問(wèn)的行上X鎖的釋放。快照數(shù)據(jù)是指該行的之前版本

的數(shù)據(jù)，該實(shí)現(xiàn)是通過(guò)undo段來(lái)完成。而undo用來(lái)在事務(wù)中回滾數(shù)據(jù)，因此快照數(shù)據(jù)本身是沒(méi)有額外的開(kāi)銷(xiāo)。此外，讀取快照數(shù)據(jù)是不需要上鎖的，

因?yàn)闆](méi)有事務(wù)需要對(duì)歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改操作。

通過(guò)上圖可以知道，快照數(shù)據(jù)其實(shí)就是當(dāng)前行數(shù)據(jù)之前的歷史版本，每行記錄可能有多個(gè)版本，一般稱(chēng)這種技術(shù)為行多版本技術(shù)。由此帶來(lái)的并發(fā)控制，

稱(chēng)之為多版本并發(fā)控制（Multi Version Concurrency Control, MVCC）。

在事務(wù)隔離級(jí)別READ COMMITTED和REPEATABLE READ下，InnoDB存儲(chǔ)引擎使用非鎖定的一致性讀。然而，對(duì)于快照數(shù)據(jù)的定義卻不相同。在READ

COMMITTED事務(wù)隔離級(jí)別下，對(duì)于快照數(shù)據(jù)，非一致性讀總是讀取被鎖定行的最新一份快照數(shù)據(jù)。而在REPEATABLE READ事務(wù)隔離級(jí)別下，對(duì)于快照

數(shù)據(jù)，非一致性讀總是讀取事務(wù)開(kāi)始時(shí)的行數(shù)據(jù)版本。如下表所示示例：

時(shí)間 會(huì)話A 會(huì)話B 1 begin 2 select * from t_user where id = 1; 3 begin 4 update t_user set id = 10 where id = 1; 5 select * from t_user where id = 1; 6 commit; 7 select * from t_user where id = 1; 8 commit;

假設(shè)原本id = 1的記錄是存在的，大家可以按上表時(shí)間順序執(zhí)行對(duì)應(yīng)的會(huì)話，比較及驗(yàn)證2者的不同。

2.3 一致性鎖定讀

在默認(rèn)配置下，在事務(wù)的隔離級(jí)別為REPEATABLE READ模式下，InnoDB存儲(chǔ)引擎的select操作使用一致性非鎖定讀。但是在某些情況下，用戶需要顯示地

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)讀取操作進(jìn)行加鎖以保證數(shù)據(jù)邏輯的一致性。而這要求數(shù)據(jù)庫(kù)支持加鎖語(yǔ)句，即使時(shí)對(duì)于select的只讀操作。InnoDB存儲(chǔ)引擎對(duì)于select語(yǔ)句支持兩

種一致性的鎖定讀（locking read）操作：

select ··· for update select ··· lock in share mode

select ··· for update對(duì)讀取的行記錄加一個(gè)X鎖，其他事務(wù)不能對(duì)已鎖定的行加上任何鎖。select ··· lock in share mode對(duì)讀取的行記錄加一個(gè)S鎖，其他事務(wù)可

以向被鎖定的行加S鎖，但是如果加X(jué)鎖，則會(huì)被阻塞。

對(duì)于一致性非鎖定讀，即使讀取的行已被執(zhí)行了select ··· for update，也是可以進(jìn)行讀取的。此外，select ··· for update或者select ··· lock in share mode必須在

一個(gè)事務(wù)中，當(dāng)事務(wù)提交了，鎖也就釋放了。因此在使用上述兩種select鎖定語(yǔ)句時(shí)，務(wù)必加上begin,start transaction或者set autocommit=0。

3 鎖的算法3.1行鎖的3中算法

InnoDB存儲(chǔ)引擎有3種行鎖的算法，其分別是：

Record Lock：?jiǎn)蝹€(gè)行記錄上的鎖 Gap Lock：間隙鎖，鎖定一個(gè)范圍，但不包含記錄本身 Next-Key Lock：Gap Lock + Record Lock，鎖定一個(gè)范圍，并且鎖定記錄本身

Record Lock總是會(huì)去鎖住主鍵索引記錄，如果InnoDB存儲(chǔ)引擎表在建立的時(shí)候沒(méi)有設(shè)置任何一個(gè)主鍵或唯一非空索引，那么這時(shí)InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)使用隱式的

主鍵來(lái)進(jìn)行鎖定。

Next-Key Lock是結(jié)合了Gap Lock+Record Lock的一種鎖定算法，在Next-Key Lock算法下，InnoDB對(duì)于行的查詢都是采用這種鎖定算法。假如一個(gè)索引有10，11

，13和20這4個(gè)值，那么該索引可能被Next-Key Locking的區(qū)間為：

（-無(wú)窮，10] ，（10，11]， （11，13]， （13，20]， （20，+無(wú)窮)

采用Next-Key Lock的鎖定技術(shù)稱(chēng)為Next-Key Locking。其設(shè)計(jì)的目的是為了解決幻讀問(wèn)題。而利用這種鎖定技術(shù)，鎖定的不是單個(gè)值，而是一個(gè)范圍。 ​ 然而，

當(dāng)查詢的索引含有唯一屬性時(shí)，InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)對(duì)Next-Key Lock進(jìn)行優(yōu)化將其降級(jí)為Record Lock，即僅鎖住索引本身，而不是范圍。下面演示一個(gè)例子。

mysql> create table t (a int primary key);Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)​mysql> insert into t select 1;Query OK, 1 row affected (0.00 sec)Records: 1 Duplicates: 0 Warnings: 0​mysql> insert into t select 2;Query OK, 1 row affected (0.00 sec)Records: 1 Duplicates: 0 Warnings: 0​mysql> insert into t select 5;Query OK, 1 row affected (0.01 sec)Records: 1 Duplicates: 0 Warnings: 0

接著按下表時(shí)間順序執(zhí)行操作。

時(shí)間 會(huì)話A 會(huì)話B １ begin; ２ select * from t where a = 5 for update; ３ begin; ４ insert into t select 4; ５ commit; #成功，不需要等待 ６ commit;

表t共有1，2，5三個(gè)值。在上面的例子中，在會(huì)話A中首先對(duì)a=5進(jìn)行X鎖定。而由于a是主鍵且唯一，因此鎖定的僅是5這個(gè)值，而不是(2,5)這個(gè)范圍，這樣在會(huì)話

B中插入值4而不會(huì)阻塞，可以立即插入并返回。即鎖定由Next-Key Lock算法降級(jí)為了Record Lock，從而提高應(yīng)用的并發(fā)性。

如上，Next-Key Lock降級(jí)為Record Lock僅在查詢的列是唯一索引的情況下。若是輔助索引，則情況會(huì)完全不同。同樣，首先創(chuàng)建測(cè)試表z進(jìn)行測(cè)試：

mysql> create table z (a int ,b int ,primary key(a), key(b));mysql> insert into z select 1,1;mysql> insert into z select 3,1;mysql> insert into z select 5,3;mysql> insert into z select 7,6;mysql> insert into z select 10,8;

表z的列b是輔助索引，若在會(huì)話A中執(zhí)行下面的SQL語(yǔ)句：

mysql> select * from z where b = 3 for update;

很明顯，這時(shí)SQL語(yǔ)句通過(guò)索引列b進(jìn)行查詢，因此其使用傳統(tǒng)的Next-Key Locking技術(shù)加鎖，并且由于有兩個(gè)索引，其需要分別進(jìn)行鎖定。對(duì)于聚集索引，其僅對(duì)列

a等于5的索引加上Record Lock。而對(duì)于輔助索引，其加上的是Next-Key Lock,鎖定的范圍是（1，3），特別需要注意的是，InnoDB存儲(chǔ)引擎還會(huì)對(duì)輔助索引下一個(gè)

鍵值加上gap lock，即還有一個(gè)輔助索引范圍為（3，6）的鎖。因此，若在新會(huì)話B中運(yùn)行下面的SQL語(yǔ)句，都會(huì)被阻塞：

mysql> select * from z where a = 5 lock in share mode;mysql> insert into z select 4,2;mysql> insert into z select 6,5;

第一個(gè)SQL語(yǔ)句不能執(zhí)行，因?yàn)樵跁?huì)話A中執(zhí)行的SQL語(yǔ)句已經(jīng)對(duì)聚集索引中列a=5的值加上X鎖,因此執(zhí)行會(huì)被阻塞。第二個(gè)SQL語(yǔ)句，主鍵插入4，沒(méi)有問(wèn)題，但是插入

的輔助索引值2在鎖定的范圍（1,3）中，因此執(zhí)行同樣會(huì)被阻塞。第三個(gè)SQL語(yǔ)句，插入的主鍵6沒(méi)有被鎖定，5也不在范圍（1,3）之間。但插入的值5在另一個(gè)鎖定的

范圍（3,6）中，故同樣需要等待。而下面的SQL語(yǔ)句，不會(huì)被阻塞，可以立即執(zhí)行：

mysql> insert into z select 8,6;mysql> insert into z select 2,0;mysql> insert into z select 6,7;

從上面的例子可以看到，Gap Lock的作用是為了阻止多個(gè)事務(wù)將記錄插入到同一個(gè)范圍內(nèi)，而這會(huì)導(dǎo)致幻讀問(wèn)題的產(chǎn)生。假如在上面的例子中，會(huì)話A中用戶已經(jīng)鎖定了

b=3的記錄。若此時(shí)沒(méi)有Gap Lock鎖定（3,6），那么用戶可以插入索引b列為3的記錄，這會(huì)導(dǎo)致會(huì)話A中的用戶再次執(zhí)行同樣查詢時(shí)會(huì)返回不同的記錄，即幻讀。

這里主要探究的是InnoDB存儲(chǔ)引擎鎖表的機(jī)制，至少自己明白了Mysql的行鎖機(jī)制，不知道讀者是否有疑問(wèn)，歡迎留言。下次會(huì)記錄關(guān)于Mysql事務(wù)特性及其內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，

包括mysql的內(nèi)部架構(gòu)，InnoDB buffer Pool,redo log, undo log等具體的詳解，目前只是對(duì)知識(shí)過(guò)了一遍，但還未總結(jié)。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Mysql技術(shù)內(nèi)幕之InnoDB鎖的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Mysql InnoDB鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！