InnoDB存储引擎中的锁

技术

锁是数据库系统区别与文件系统的一个关键特性。数据库系统使用锁是为了支持对共享资源进行并发访问，提供数据的完整性和一致性。但不同数据库之间或不同存储引擎之间，对于锁的实现方法各不相同，本文主要介绍MySQL InnoDB存储引擎中的锁。

锁种类

根据对数据库的操作，可分为以下两种

  • 排他锁（又称写锁，X锁）
  • 共享锁（又称读锁，S锁）

顾名思义，读操作时，获取共享锁，共享锁之间是兼容的；而写操作时，获取排他锁，并与其他任何锁都不兼容。

举个例子 ，当事务A中对数据对象a加上排他锁，则只允许事务A对对象a进行读写操作，其他事务想要对a操作只能等待事务A释放锁；而当对a加上共享锁时，则多个事务都可以同时读，但如果此时想对数据对象a进行写操作，只能等待其他共享锁释放。

锁粒度

InnoDB中根据锁粒度，主要分为以下两种

  • 行级锁
  • 表级锁

此外，InnoDB存储引擎支持多粒度锁定，允许事务中存在行级锁和表级锁。不过，当事务A对表中记录上写锁，而事务B想对表上表级锁时，事务B需要要遍历表中的所有行，看看是否有被锁定，这样效率很低。所以，为了更有效的支持多粒度锁定，InnoDB存储引擎引入了意向锁，在事务想要给表中的某几行加锁时，需要先给表上加上对应类型的锁。根据操作类型，也分为两种：

  • 意向排他锁（又称IX锁）
  • 意向共享锁（又称IS锁）

不过由于InnoDB存储引擎支持行级锁，因此意向锁并不会阻塞除全表扫以外的任何请求。主要是为了表示是否有请求锁定表中的某几行

一致性读

InnoDB中，通过多版本控制的方式来读取当前时间，数据库中的数据，称之为一致性非锁定读。在读取的行正在执行DELETE或UPDATE操作，这时执行select ... from table操作并不会去等待行上的X锁释放，相反地，InnoDB会去读取行的一个快照。

在不同的隔离级别下，读取的方式不同，并不是每个隔离级别下都采用非锁定的一致性读，就算都是一致性非锁定读也有不同的表现。

而显式的对读取操作进行加锁以保证数据逻辑的一致性，则为一致性锁定读，其中根据不同操作，加不同类型的锁。

  • select ... for update：对读取的行记录加排他锁
  • select ... lock in share mode：对读取的行记录加共享锁

需要注意的是，使用一致性锁定读，前提是在一个事务中，务必加上begin，start transaction 或 set autocommit=1

锁算法

InnoDB存储引擎中有3种行级锁算法，分别是

  • Record Lock： 记录锁，锁定一条记录
  • Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本身
  • Next-Key Lock：Gap Lock + Record Lock，锁定一个范围并锁定记录本身

在默认隔离级别可重复读下，采用了Next-Key Locking的机制来避免幻读。

假设有这么一张users表：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
CREATE TABLE users(
    id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    age INT,
    job  VARCHAR(255),
    PRIMARY KEY(id),
    KEY(name),
    KEY(age)
);

表中有这么几条记录

1
2
3
4
5
6
7
8
9
+------|-------------|--------------|-------+
|   id |      name   | job          |   age |
|------|-------------|--------------|-------|
|    1 | pony        | a            |    10 |
|    2 | tony        | b            |    20 |
|    3 | tom         | c            |    30 |
|    4 | jeff        | d            |    40 |
|    5 | donald      | e            |    50 |
+------|-------------|--------------|-------+

当我们执行

1
select * from users where age = 20 for update;

InnoDB会为（10，20]的记录加上Next-Key Lock，而为（20，30）记录加上Gap Lock。

然而当我们执行

1
select * from users where id = 1 for update;

此时，InnoDB只会锁住id=1这条记录，这是因为在查询列是唯一索引的情况下，Next-Key Lock 会降级为Record Lock，从而提高并发。不过如果唯一索引是由多个列组成，而查询仅是多个列中的一个，那么查询会是range类型，最终还是会使用Next-Key Lock 进行锁定。

参考：

《高性能MySQL》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/29150809

https://draveness.me/mysql-innodb.html