深入浅出表锁(Table Lock)

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
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云数据库 RDS MySQL,高可用系列 2核4GB
简介: 深入浅出表锁(Table Lock)

读锁 :也称为 共享锁 、英文用 S 表示。针对同一份数据,多个事务的读操作可以同时进行而不会 互相影响,相互不阻塞的。


       写锁 :也称为 排他锁 、英文用 X 表示。当前写操作没有完成前,它会阻断其他写锁和读锁。这样 就能确保在给定的时间里,只有一个事务能执行写入,并防止其他用户读取正在写入的同一资源。


       需要注意的是对于 InnoDB 引擎来说,读锁和写锁可以加在表上,也可以加在行上。


表级别的S锁、X锁


在对某个表执行SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句时,InnoDB存储引擎是不会为这个表添加表级 别的 S锁 或者 X锁 的。在对某个表执行一些诸如 ALTER TABLE 、 DROP TABLE 这类的 DDL 语句时,其 他事务对这个表并发执行诸如SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE的语句会发生阻塞。同理,某个事务 中对某个表执行SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句时,在其他会话中对这个表执行 DDL 语句也会 发生阻塞。这个过程其实是通过在 server层 使用一种称之为 元数据锁 (英文名: Metadata Locks , 简称 MDL )结构来实现的。


一般情况下,不会使用InnoDB存储引擎提供的表级别的 S锁 和 X锁 。只会在一些特殊情况下,比方说 崩 溃恢复 过程中用到。比如,在系统变量 autocommit=0,innodb_table_locks = 1 时, 手动


获取InnoDB存储引擎提供的表t 的 S锁 或者 X锁 可以这么写:

LOCK TABLES t READ 
InnoDB存储引擎会对表 t 加表级别的 S锁 。
LOCK TABLES t WRITE 
InnoDB存储引擎会对表 t 加表级别的 X锁 。

不过尽量避免在使用InnoDB存储引擎的表上使用 LOCK TABLES 这样的手动锁表语句,它们并不会提供 什么额外的保护,只是会降低并发能力而已。InnoDB的厉害之处还是实现了更细粒度的 行锁  

MySQL的表级锁有两种模式

表共享读锁(Table Read Lock)

表独占写锁(Table Write Lock)


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意向锁 (intention lock)

InnoDB 支持多粒度锁(multiple granularity locking) ,它允许行级锁与表级锁共存,而意向 锁就是其中的一种表锁 。

意向锁分为两种


意向共享锁(intention shared lock, IS)

事务有意向对表中的某些行加共享锁(S锁)

-- 事务要获取某些行的 S 锁,必须先获得表的 IS 锁。

SELECT column FROM table ... LOCK IN SHARE MODE;

意向排他锁(intention exclusive lock, IX)

事务有意向对表中的某些行加排他锁(X锁)  

-- 事务要获取某些行的 X 锁,必须先获得表的 IX 锁。

SELECT column FROM table ... FOR UPDATE;


即:意向锁是由存储引擎 自己维护的 ,用户无法手动操作意向锁,在为数据行加共享 / 排他锁之前,InooDB 会先获取该数据行 所在数据表的对应意向锁 。

意向锁的并发性

意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥!正因为如此,意向锁并不会影响到多个事务对不同数据行加排 他锁时的并发性。(不然我们直接用普通的表锁就行了)


(一条数据从被锁定到被释放的过程中,可 能存在多种不同锁,但是这里我们只着重表现意向锁)


1. InnoDB 支持 多粒度锁 ,特定场景下,行级锁可以与表级锁共存。


2. 意向锁之间互不排斥,但除了 IS与S兼容外, 意向锁会与 共享锁 / 排他锁 互斥 。


3. IX,IS是表级锁,不会和行级的X,S锁发生冲突。只会和表级的X,S发生冲突。


4. 意向锁在保证并发性的前提下,实现了 行锁和表锁共存且满足事务隔离性 的要求


自增锁(AUTO-INC锁)


在使用MySQL过程中,我们可以为表的某个列添加 AUTO_INCREMENT 属性。举例:


CREATE TABLE `teacher` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

由于这个表的id字段声明了AUTO_INCREMENT,意味着在书写插入语句时不需要为其赋值,SQL语句修改 如下所示。  

INSERT INTO `teacher` (name) VALUES ('zhangsan'), ('lisi');

上边的插入语句并没有为id列显式赋值,所以系统会自动为它赋上递增的值,结果如下所示

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现在我们看到的上面插入数据只是一种简单的插入模式,所有插入数据的方式总共分为三类,分别是

“ Simple inserts ”,“ Bulk inserts ”和“ Mixed-mode inserts ”。

“Simple inserts” (简单插入)  

可以 预先确定要插入的行数 (当语句被初始处理时)的语句。包括没有嵌套子查询的单行和多行INSERT...VALUES() 和 REPLACE 语句。比如我们上面举的例子就属于该类插入,已经确定要插入的行 数。

“Bulk inserts” (批量插入)

事先不知道要插入的行数 (和所需自动递增值的数量)的语句。比如 INSERT ... SELECT , REPLACE ... SELECT 和 LOAD DATA 语句,但不包括纯INSERT。 InnoDB在每处理一行,为AUTO_INCREMENT列 分配一个新值。

“Mixed-mode inserts” (混合模式插入)

这些是“Simple inserts”语句但是指定部分新行的自动递增值。例如 INSERT INTO teacher (id,name) VALUES (1,'a'), (NULL,'b'), (5,'c'), (NULL,'d'); 只是指定了部分id的值。另一种类型的“混 合模式插入”是 INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 。


innodb_autoinc_lock_mode有三种取值,分别对应与不同锁定模式:


(1)innodb_autoinc_lock_mode = 0(“传统”锁定模式)

在此锁定模式下,所有类型的insert语句都会获得一个特殊的表级AUTO-INC锁,用于插入具有AUTO_INCREMENT列的表。这种模式其实就如我们上面的例子,即每当执行insert的时候,都会得到一个 表级锁(AUTO-INC锁),使得语句中生成的auto_increment为顺序,且在binlog中重放的时候,可以保证master与slave中数据的auto_increment是相同的。因为是表级锁,当在同一时间多个事务中执行insert的 时候,对于AUTO-INC锁的争夺会 限制并发 能力。


(2)innodb_autoinc_lock_mode = 1(“连续”锁定模式)

在 MySQL 8.0 之前,连续锁定模式是 默认 的。


在这个模式下,“bulk inserts”仍然使用AUTO-INC表级锁,并保持到语句结束。这适用于所有INSERT ... SELECT,REPLACE ... SELECT和LOAD DATA语句。同一时刻只有一个语句可以持有AUTO-INC锁。


对于“Simple inserts”(要插入的行数事先已知),则通过在 mutex(轻量锁) 的控制下获得所需数量的 自动递增值来避免表级AUTO-INC锁, 它只在分配过程的持续时间内保持,而不是直到语句完成。不使用 表级AUTO-INC锁,除非AUTO-INC锁由另一个事务保持。如果另一个事务保持AUTO-INC锁,则“Simple inserts”等待AUTO-INC锁,如同它是一个“bulk inserts”。


(3)innodb_autoinc_lock_mode = 2(“交错”锁定模式)

从 MySQL 8.0 开始,交错锁模式是 默认 设置。 在此锁定模式下,自动递增值 保证 在所有并发执行的所有类型的insert语句中是 唯一 且 单调递增 的。但 是,由于多个语句可以同时生成数字(即,跨语句交叉编号),为任何给定语句插入的行生成的值可能 不是连续的。


元数据锁(MDL锁)


MySQL5.5引入了meta data lock,简称MDL锁,属于表锁范畴。MDL 的作用是,保证读写的正确性。比 如,如果一个查询正在遍历一个表中的数据,而执行期间另一个线程对这个 表结构做变更 ,增加了一 列,那么查询线程拿到的结果跟表结构对不上,肯定是不行的。


因此,当对一个表做增删改查操作的时候,加 MDL读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加 MDL 写 锁。


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