MySQL数据库 - 锁

锁

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1. 概述

1.1 介绍

锁是计算机协调多个进程或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。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂

1.2 分类

MySQL 中的锁，按照锁的力度分，分为以下三类：

1. 全局锁：锁定数据库中的所有表
2. 表级锁：每次操作锁住整张表
3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据

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2. 全局锁

2.1 介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的 DML 语句、DDL 语句、已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞【可以执行 DQL — 可以查，不能写】
其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性

• 因为在备份途中还不断插入数据，最终导致的结果就是数据不一致

如果加了全局锁

• 备份完就可以把锁释放了

2.2 语法

加全局锁

flush tables with read lock;

在 Windows 命令行中执行

mysqldump -uroot -p1234 itcast > itcast.sql

• mysqldump -u：指定我们备份的时候访问数据库的用户名
• -p：密码
• itcast：指的是要备份的是哪个数据库
• itcast.sql：把备份的数据存到哪个 sql 文件中

解锁

unlock tables;

2.3 特点（弊端）

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1. 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆
2. 如果在从库上备份，那么备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟

在 InnoDB 引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份

mysqldump --single-transaction -uroot -p123456 itcast > itcast.sql

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3. 表级锁

3.1 介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定力度大，发生说冲突的概率是最高的，并发度最低。应用在 MyISAM、InnoDB、BDB 等存储引擎中

对于表级锁，主要分为以下三类：

1. 表锁
2. 元数据锁（meta data lock，MDL）
3. 意向锁

3.2 表锁

对于表锁，分为两类：

1. 表共享读锁（read lock）
2. 表独占写锁（write lock）

语法：

1. 加锁：lock tables 表名... read/write
2. 释放锁：unlock tables / 客户端断开连接

• 读锁

• 写锁

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写

3.3 元数据锁（meta data lock，MDL）

MDL 加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问同一张表的时候会自动加上。MDL 锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入【如果某一张表存在未提交的事务，那么我们不能去修改这张表的表结构，主要为了避免 DML 与 DDL 冲突，保证读写的正确性】
在 MySQL5.5 中引入了 MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加 MDL 读锁（共享）；当对表结构进行变更操作的时候，加 MDL 写锁（排他）

对应 SQL	锁类型	说明
lock tables xxx read / write	SHARED_READ_ONLY / SHARED_NO_READ_WRITE
select、select … lock in share mode	SHARED_READ	与 SHARED_READ、SHARED_WRITE 兼容，与 EXCLUSIVE 互斥
insert、update、delete、select … for update	SHARED_WRITE	与 SHARED_READ、SHARED_WRITE 兼容，与 EXCLUSIVE 互斥
alter table …	EXCLUSIVE	与其他的 MDL 都互斥

查看元数据锁：

select object_type, object_schema, object_name, lock_type, lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

实际上是查询了系统表中的 metadata_locks 这张表，这张表中就记录了我们当前数据库实例当中的元数据锁

3.4 意向锁

为了避免 DML 在执行时，加的行锁于表锁的冲突，在 InnoDB 中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查

• 意向共享锁（IS）：由语句 select ... lock in share mode 添加

  • 与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排它锁（write）互斥

• 意向排他锁（IX）：由 insert、update、delete、select … for update 添加

  • 与表锁共享锁（read）及排它锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥

可以通过以下 SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况

select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

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4. 行级锁

4.1 介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定力度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在 InnoDB 存储引擎中

InnoDB 的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对应记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

1. 行锁（Record Lock）：锁定单个记录的锁，防止其他事务对此进行 update 和 delete。在 RC、RR 隔离级别下都支持
2. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行 insert，产生幻读。在 RR 隔离级别下都支持
3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙 Gap。在 RR 隔离级别下支持

4.2 行锁

InnoDB 实现了以下两种类型的行锁：

1. 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获取相同数据集的排他锁【共享锁和共享锁之间是兼容的，共享锁和排他锁之间是互斥的】
2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获取相同数据集的共享锁和排他锁

当前锁类型 \ 请求锁类型	S（共享锁）	X（排他锁）
S（共享锁）	兼容	冲突
X（排他锁）	冲突	冲突

• 行锁

SQL	行锁类型	说明
INSERT …	排他锁	自动加锁
UPDATE …	排他锁	自动加锁
DELETE …	排他锁	自动加锁
SELECT （正常）	不加任何锁
SELECT … LOCK IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在 SELECT 之后加 LOCK IN SHARE MODE
SELECT … FOR UPDATE	排他锁	需要手动在 SELECT 之后加 FOR UPDATE

在默认情况下，InnoDB 在 REPEATABLE READ 事务隔离级别运行，InnoDB 使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读

1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁
2. InnoDB 的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么 InnoDB 将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁

可以通过以下 SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

SELECT object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

4.3 间隙锁 / 临键锁

临键锁就是行锁和间隙锁的组合

默认情况下，InnoDB 在 REPEATABLE READ 事务隔离级别运行，InnoDB 使用 next-key 锁（临键锁）进行搜索和索引扫描，以防止幻读

1. 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁
2. 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁
3. 索引上的范围查询（唯一索引）-- 会访问到不满足条件的第一个值为止

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙，造成幻读现象。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁

总结

1. 概述

• 在并发访问时，解决数据访问的一致性、有效性问题
• 全局锁、表级锁、行级锁

2. 全局锁

• 对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态
• 性能较差，数据逻辑备份时使用

3. 表级锁

• 操作锁住整张表，锁定力度大，发生锁冲突的概率高
• 表锁、元数据锁、意向锁

4. 行级锁

• 操作锁住对应的行数据，锁定力度最小，发生锁冲突的概率最低
• 行锁、间隙锁、临键锁

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