MySQL -- 锁分析

一、全局锁

对整个数据库实例加锁，加锁后整个数据库实例处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句已经更新操作的事务提交语句都将阻塞。
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，从而获取一致性的视图，保证数据的完整性。

加锁操作：

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-- 加锁
mysql> flush tables with read lock;

-- TODO. 逻辑备份
mysqldump -uroot -p123456 [dbname] > dbname.sql

-- TODO. 中间穿插的 insert/update/delete 语句将阻塞
mysql> update user set `password`='654321' where `id` = 1;

-- 释放锁
mysql> unlock tables;

特点：

数据库中加全局锁是比较重的操作，存在一下问题

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

在Innodb存储引擎中，我们可以再备份时加上参数 –single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份

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mysqldump --single-transaction -uroot -p123456 [dbname] > dbname.sql

二、表级锁

介绍每次操作锁住整张表，锁定力度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在Innodb,MyIsam，BDB等存储引擎中。

表级锁主要分为以下几类：

1. 表锁

表共享读锁

表独占写锁

操作如下：

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-- 加锁
mysql> lock tables [table_name] read/write;

-- 释放锁
mysql> unlock tables;

读锁不会阻塞其他客户端的读操作，但是会阻塞写操作。

写锁既会阻塞其他客户端的读，也会阻塞其他客户端的写。

2. 元数据锁(meta data lock, mdl)

MDL加锁过程是系统自动控制的，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上，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操作，为了避免MDL和DDL的冲突，保证读写的正确性

在MySQL5.5中加入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享锁），当对表结构进行修改的时候，加MDL写锁。

查看元数据锁

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

对应SQL	锁类型	说明
lock tables [t_name] 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`SHARE_READ`/ `SHARED_WRITE`兼容，与`EXCLUSIVE` 互斥
alter table …	`EXCLUSIVE`	与其他的 `MDL` 都互斥

3. 意向锁

为了避免MDL在执行时，加的表锁与行锁冲突，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。

意向排它锁（IX）：由语句 insert、update、delete、select … for update 添加，与表锁共享锁（read）和表锁互斥锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

查看意向锁：

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

三、行级锁

每次操作锁住对应的数据行。锁定粒度最小，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的数据是鲫鱼索引组织的，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 和 RR 隔离级别下都支持。

Innodb实现了以下两种类型的行锁：

共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。

排它锁（X）：允许获取排它锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排它锁。

当前锁类型 \ 请求锁类型	S（共享锁）	X（排它锁）
S （共享锁）	兼容	冲突
X （排它锁）	冲突	冲突

不同的SQL使用的锁类型：

SQL	行锁类型	说明
INSERT …	排它锁	自动加锁
UPDATE …	排它锁	自动加锁
DELETE …	排它锁	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	排它锁	需要手动在 `SELECT` 之后加 `FOR UPDATE`

行锁-演示：

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ 事务隔离界别运行，InnoDB 使用next key 锁进行搜索和索引扫描，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条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有数据进行加锁，此时就会升级为表锁

可以通过一下SQL，查看意向锁以及行锁的加锁情况：

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

2. 间隙锁

Gap Lock: 锁定索引记录间隙（不包含该记录），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. 间隙锁/临键锁演示

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。

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。

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。

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：间隙锁的唯一目的是防止其他事务插入间隙，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使用间隙锁