MySQL高级9-锁

阅读原文时间：2023年09月04日阅读：1

一、简介

　　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，除了传统的计算资源(CPU、RAM、i/O)的挣用以外，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。

二、分类

　　MySQL中的锁、按照锁的粒度分，分为以下三类

全局锁：锁定数据量的所有表
表级锁：每次操作锁住整张表
行级锁：每次操作锁住对应的行数据

三、全局锁

　　3.1 简介

　　　　全局锁就是对整个数据库实例枷锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，以及更新操作的事物提交语句都会被阻塞，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。

　　3.2 添加全局锁语法

flush tables with read lock;

　　3.3 打开全局锁语法

unlock tables;

　　3.4 案例一

　　　　说明1：客户端1中设置了全局锁

　　　　说明2：客户端2中，执行查询语句正常的，但是执行DML语句中的更新操作却是处于阻塞状态

　　3.5 案例二

　　　　说明1：客户端1中设置了全局锁

　　　　说明2：客户端3中做了数据库备份的语句，其中mysqldump是和mysql一样由MySQL服务器提供的数据库备份的命令

　　　　说明3：当数据库设置了全局锁的时候，不影响数据库的备份

　　　　说明4：MySQL备份实在终端命令行模式下，不是在数据库命令模式下，注意！注意！注意！

　　3.6 案例三

　　　　说明1：客户端1释放全局锁

　　　　说明2：客户端2的更新语句马上执行成功

　　　　说明3：通过客户端2的更新语句的执行时间37min,可以说明该语句被客户端1的全局锁，阻塞了37分钟

　　3.7 全局锁特点

　　　　数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题

* 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务上基本就是停摆状态
- 如果在从库上备份，那么在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 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份

四、表级锁

　　4.1 简介

　　　　表级锁，每次操作锁住整张表，锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低，应用在MyISAM,InnoDB等存储引擎中

　　4.2 表级锁的分类

* 表锁
- 元数据锁（meta data lock, MDL）
- 意向锁

五、表锁

　　5.1 表锁的分类

* 表共享读锁（read lock）
- 表独占写锁（write lock）

　　5.2 表锁语法

　　　　加锁：lock tables 表名… read/write

　　　　释放锁：unlock tables / 客户端断开连接

　　　　说明1：加锁的时候，可以多张表同时加锁

　　　　说明2：客户端断开连接也能释放表锁

　　5.3 读锁案例

　　　说明1：当对一个表添加读锁，不会影响其读取数据，但是会影响其新增，修改，删除的操作语句

　　　　说明2：当对一个表添加读锁，不会影响其他客户端读取数据，但是会让其他客户端的新增，修改，删除等操作语句处于阻塞状态。

　　　　说明3：当把锁释放了，自己及其他客户端的新增，删除和修改语句才会结束阻塞。

　　5.4 写锁案例

　　　　说明1：添加写锁的客户端可以正常对表进行查询和增删改等操作

　　　　说明2：其他客户端的查询，修改，新增，删除都操作在有写锁的情况下，都要处于阻塞状态，直到其添加写锁的客户端释放写锁。

　　　　说明3：上图中的修改等应该是DML语句（Data Manipulation Language 数据操作语言，用来对数据库表中的数据进行增删改的），不是DDL语句（DDL: Data Definition Language 数据定义语言，用来定义数据库对象，数据库，表，字段）

六、元数据锁

　　6.1 元数据锁简介：

　　　　元数据锁（meta data lock）：简称 MDL

　　　　MDL加锁过程是系统自动控制，无需显示使用，在访问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操作，为了避免DML和DDL冲突，保证读写的正确性

　　6.2 元数据锁的类型

　　　　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）

　　6.3 案例

　　　　说明1：select 和 update 分别会添加SHARED_READ 和 SHARED_WRITE, 但是SHARED_READ 和 SHARED_WRITE是兼容的，所以其他客户端是可以做更删改查的

　　　　说明2：alter table 会产生EXCLUSIVE 锁。该锁与其他MDL都互斥。ß

　　6.4 查看元数据锁

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

七、意向锁

　　7.1 意向锁介绍

　　　　为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每一行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

　　　　情况1：不加意向锁

　　　　说明1：线程A 开启一个事务，并且使用DML语句更新数据，此时会对更新的数据添加行锁，

　　　　说明2：此时线程A 的事务并没有提交事务，线程B又对该表添加一个表锁，此时添加表锁的时候，就会从第一条数据，依次检查到最后一条数据，看是否有其他的锁，如果有其他锁，需要等到其他锁释放了，才能执行添加表锁

　　　　说明3：此时添加表锁的效率就非常低　　

　　　　情况2：加意向锁

　　　　说明4：当线程A 开启了一个事务，并且执行了DML的更新数据的语句，此时除了会给该行数据添加行锁之外，还会添加一个基于整表的意向锁。

　　　　说明5：当线程B 再次添加表锁的时候，就不用逐行排查是否有行锁了，而是直接检查整表是否有意向锁，如果意向锁和表锁兼容则直接加表锁

　　　　说明6：如果表锁和意向锁不兼容，则仍然会等到意向锁释放了，表锁才能添加成功。

　　7.2 意向锁的类型

* 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。
- 意向排它锁(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

　　7.3 意向锁查询

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

　　7.4 意向锁案例

　　　　说明1：客户端1开启事务，并且查询语句时设置一个意向共享锁(IS)

　　　　说明2：客户端2在客户端1的事务未提交的时候，创建read锁成功

　　　　说明3：意向共享锁(IS)和read共享锁兼容

　　　　说明4：执行update等DML语句时，MySQL会自动添加行锁和排他意向锁。

　　　　说明5：排他意向锁与共享read锁和排他write锁都互斥

　　　　说明6：意向锁的作用主要是解决行锁和表锁之间的矛盾。

八、行级锁

　　8.1、简介

　　　　行级锁，每次操作锁住对应的行数据，所得粒度最小，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，而不是对记录加的锁，对于行级锁，主要分为一下三类

　　　　1、行锁(record lock): 锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete，在read committed和repeatable read隔离级别下都支持。

　　　　2、间隙锁(Gap lock): 锁定索引记录间隙（不包含记录），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repeatable read隔离级别下支持

　　　　3、临建锁(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，在repeatable read隔离级别下支持

　　8.2 行锁

　　　　InnoDB 实现了一下两种类型的行锁

　　　　1、共享锁(S): 允许一个事物去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。

　　　　2、排他锁(X): 允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事物获得相同数据集的共享锁和排他锁

　　　　3、不同语句的枷锁情况

　　　　4、默认情况下，InnoDB在 repeatable read隔离级别下运行，InnoDB使用next-key锁进行行搜索和索引扫描，以防止幻读

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

　　 8.3 行锁案例

　　　　说明1：客户端1开始事务，并执行查询语句，客户端2锁的情况，显示为空表

　　　　说明2：客户端执行查询语句，并手动添加共享，在客户端2中，查询lock_mode字段中有一个S，即共享锁:

　　　　说明3：客户端2也手动开启了一个共享锁，并且成功，说明共享锁与共享锁之间是兼容的。

　　　　说明5：在客户端2上执行更新id=2的数据成功，并且查询可以看出，自动增加了一个(X)排它锁。

　　　　说明6: 因为更新id=2的数据时，id=2的这一行上没有其他的锁，所以可以执行成功

　　　　说明7：因为在客户点1上已经对id=1的行上添加了一个共享锁(S), 这是客户端2对id=1的数据做update操作时会自动在id=1的数据上在添加一个排它锁(X),这是id=1的数据上就会有共享锁(S)和排它锁(X),又因为共享锁和排它锁不兼容，所以在update id = 1 的时候就会阻塞，需要等到共享锁（S）释放了，才能执行成功。