MySQL 5.7 InnoDB锁

简介

参考https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html#innodb-gap-locks。

InnoDB引擎实现了标准的行级别锁（S和X）。InnoDB引擎加锁原则遵循二段锁协议，即事务分为两个阶段，事务开始后进入加锁阶段，事务commit或者rollback就进入解锁阶段。InnoDB引擎下锁的影响因素很多，隔离级别不同，是否使用索引等都会产生不同的锁结果。

 

查看锁和事务

当出现ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction，要解决是一件麻烦的事情。特别是当一个SQL执行完了，但未COMMIT，后面的SQL想要执行就是被锁，超时后结束，DBA光从数据库无法着手找出源头是哪个SQL锁住了。有时候看看 show engine innodb status， 并结合 show full processlist 能暂时解决问题，但一直不能精确定位。在5.5中，information_schema 库中增加了三个关于锁的表（MEMORY引擎）。

 

INNODB_LOCKS

提供有关InnoDB事务已请求但尚未获得的以及事务正在阻塞另一个事务的锁的信息。

lock_id	InnoDB内部的唯一锁ID
lock_trx_id	拥有这个锁的事务ID
lock_mode	请求的锁，S， X， IS， IX等
lock_type	锁类型，RECORD或者TABLE
lock_table	被锁的表或包含被锁记录的表
lock_index	被锁的索引，不是行级锁时为NULL
lock_space	被锁的表空间号，不是行级锁时为NULL
lock_page	被锁的页号，不是行级锁时为NULL
lock_rec	被锁的Heap号，不是行级锁时为NULL
lock_data	被锁的记录的主键，不是行级锁时为NULL

 

INNODB_LOCK_WAITS

当前等待的锁。

requesting_trx_id	正在请求的、受阻的事务ID
requested_lock_id	事务正在等待的锁ID
blocking_trx_id	阻塞其他事务的事务ID
blocking_lock_id	阻塞其他事务的事务持有的锁ID

 

INNODB_TRX

当前事务。

trx_id	InnoDB内部的唯一事务ID
trx_state	事务状态，RUNNING, LOCK WAIT等
trx_started	事务开始时间
trx_requested_lock_id	事务正在等待的锁ID
trx_wait_started	事务开始等待的时间
trx_weight	事务的权重，当发生死锁回滚的时候，优先选择该值最小的进行回滚
trx_mysql_thread_id	事务线程ID，即show full processlist中的ID
trx_query	执行的SQL语句
trx_operation_state	事务当前操作状态
trx_tables_in_use	执行当前SQL时有多少个表被使用
trx_tables_locked	执行当前SQL时有多少个表有行锁
trx_lock_structs	事务保留的锁的数量
trx_lock_memory_bytes	事务锁占据的内存大小（B）
trx_rows_locked	事务锁定的大概行数
trx_rows_modified	事务修改和插入的行数
trx_concurrency_tickets	即innodb_concurrency_tickets系统变量
trx_isolation_level	事务隔离级别
trx_unique_checks	是否唯一性检查
trx_foreign_key_checks	是否外键检查
trx_last_foreign_key_error	最后的外键错误详细信息
trx_adaptive_hash_latched
trx_adaptive_hash_timeout
trx_is_read_only	1表示事务是只读的
trx_autocommit_non_locking	1表示事务是不包含FOR UPDATE或者LOCK IN SHARE MODE语句，并且autocommit是enable的

 

强行解锁

1、

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;

获取到blocking_trx_id

 

2、

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

查找trx_id和上面获取到的blocking_trx_id一样的记录，获取这条记录的trx_mysql_thread_id

 

3、

kill 上面获取到的trx_mysql_thread_id，这样就把阻塞其他事务的事务线程杀掉了。

 

共享锁和排它锁

共享锁(S lock)：允许持有锁的事务读取一行，select语句后加lock in share mode。

排它锁(X lock)：允许持有锁的事务更新或删除一行，select语句后加for update。

共享锁和排他锁都是锁的行记录。当一个事务获取了行r的共享锁，那么另外一个事务也可以立即获取行r的共享锁，因为读取并未改变行r的数据，这种情况就是锁兼容。

但是如果有事务想获得行r的排它锁，则它必须等待其他事务释放行r上的共享锁，这种情况就是锁不兼容。二者兼容性如下表格所示：

	X	S
X	冲突	冲突
S	冲突	兼容

对于select 语句，InnoDB不会加任何锁，也就是可以多个并发去进行select的操作，不会有任何的锁冲突，因为根本没有锁。

对于insert，update，delete操作，InnoDB会自动给涉及到的数据加排他锁，只有查询select需要我们手动设置排他锁。

 

意向锁

InnoDB支持多粒度锁定，允许行锁和表锁共存。例如 LOCK TABLES ... WRITE 这样的语句会获取指定表的排它锁。为了在多个粒度级别上实现锁定，InnoDB使用了意向锁。意向锁是表级锁，指示事务稍后事务对表的行需要的锁的类型(共享锁或排它锁)。意向锁有两种：

意向共享锁（IS）：指示事务打算在表中的单个行上设置共享锁。如果需要对记录A加共享锁，那么此时InnoDB会先找到这张表，对该表加意向共享锁之后，再对记录A添加共享锁。

意向排它锁（IX）：指示事务打算在表中的单个行上设置排他锁。如果需要对记录A加排他锁，那么此时InnoDB会先找到这张表，对该表加意向排他锁之后，再对记录A添加排他锁。

例如 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 设置IS，SELECT ... FOR UPDATE 设置IX。这两种意向锁都是表锁，都是系统自动添加和自动释放的，整个过程无需人工干预。

意图锁定协议如下：

在事务可以获取表中某一行上的共享锁之前，它必须首先获取表上的IS锁或比IS锁更强的锁；

在事务可以获取表中某一行上的排他锁之前，它必须首先获取表上的IX锁。

表级锁类型兼容性总结如下：

	X	IX	S	IS
X	冲突	冲突	冲突	冲突
IX	冲突	兼容	冲突	兼容
S	冲突	冲突	兼容	兼容
IS	冲突	兼容	兼容	兼容

如果请求事务与现有锁兼容，则授予该事务锁，但如果与现有锁冲突，则不授予该事务锁。事务等待冲突的现有锁被释放。如果锁请求与现有锁冲突，并且由于会导致死锁而无法被授予，则会发生错误。意向锁不会阻塞除全表锁请求（例如 LOCK TABLES ... WRITE）之外的任何东西，意向锁定的主要目的是显示某人锁定了一行，或者准备锁定表中的一行。

因为表锁覆盖了行锁的数据，所以表锁和行锁会产生冲突。比如A事务申请表锁，B事务申请行级锁，或者A事务申请行级锁，B事务申请表锁。这时候B事务的申请是需要被阻塞的。那么怎么判断B事务该阻塞呢？遍历表的每一行看看是否有行级锁吗？这样效率非常差。这时候就引入了意向锁。在申请行锁前，数据库自动为我们申请了对应的意向锁，因为意向锁是表锁，这时候如果再申请表锁，就自然会阻塞了。意向锁之间互相兼容，表锁(ALTER TABLE, DROP TABLE, LOCK TABLES等）会和意向锁冲突。

执行 SHOW ENGINE INNODB STATUS\G，如果有意向锁，就可以看到类似下面的信息：

TABLE LOCK table `test`.`t` trx id 10080 lock mode IX

 

记录锁

记录锁是索引记录上的锁，记录锁总是锁定索引记录，即使表没有定义索引。对于这种情况，InnoDB创建一个隐藏的聚簇索引，并使用这个索引来锁定记录。

对主键加锁，加在聚簇索引上；

对二级索引加锁，加在二级索引+聚簇索引上；

对无索引列加锁，加在聚簇索引上。

执行 SHOW ENGINE INNODB STATUS\G，如果有记录锁，就可以看到类似下面的信息：

RECORD LOCKS space id 58 page no 3 n bits 72 index `PRIMARY` of table `test`.`t`

trx id 10078 lock_mode X locks rec but not gap

Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 3; compact format; info bits 0

0: len 4; hex 8000000a; asc ;;

1: len 6; hex 00000000274f; asc 'O;;

2: len 7; hex b60000019d0110; asc ;;

 

取消自动提交

InnoDB下事务一旦提交或者回滚，就会自动释放事务中的锁。变量autocommit=1开启自动提交，autocommit=0关闭自动提交，默认autocommit=1。在自动提交模式下，每执行一句sql，就自动提交事务，锁也会立即释放。这种情况下无法手动控制事务的提交以及锁的释放时间。

因此，我们会在进行锁的相关操作之前，先执行（set autocommit=0）或者start transaction以关闭自动提交模式，开启手动提交模式，这样事务中的每一行sql执行完成后，锁一直不会释放，直到我们手动提交或者回滚事务，锁才会释放。

 

间隙锁（GAP）

间隙锁是对索引记录之间的间隙的锁，或对第一个索引记录之前或最后一个索引记录之后的间隙的锁，不包含索引记录本身。间隙锁是性能和并发性之间权衡的一部分，用于某些事务隔离级别，而不是其他事务隔离级别。

对于使用惟一索引锁定行以搜索惟一行的语句，不需要间隙锁（这并不包括搜索条件只包含一个复合多列惟一索引的某些列的情况，在这种情况下，确实会发生间隙锁）。如果列没有索引，或者索引不是惟一的，那么语句将产生间隙锁。

必须在REPEATABLE-READ级别才可以使用间隙锁。可以显式禁用间隙锁，如果将事务隔离级别更改为READ COMMITTED或启用innodb_locks_unsafe_for_binlog系统变量(现在已经不推荐使用该变量)，就会发生这种情况。在这种情况下，对搜索和索引扫描禁用间隙锁，只用于外键约束检查和重复键检查。

如何确定间隙锁的区间？根据检索索引记录C向左寻找最靠近C的索引记录值A，作为左区间，向右寻找最靠近C的索引记录值B作为右区间，即锁定的间隙为（A,B），A<C<B，锁定的间隙除了索引记录C之间还包括第一个索引记录A之前和最后一个索引记录B之后。索引记录相同的值是根据主键升序排序的。

间隙锁的目的是为了防止幻读，其主要通过两个方面实现这个目的：

1、防止两个索引区间内有新数据被插入。

2、防止现有数据更新成两个索引区间内的数据。

 

Next-Key锁

Next-Key锁是索引记录上的记录锁（S或X）和索引记录前的间隙上的间隙上的间隙锁的组合。一般来说MySQL用的都是Next-Key锁。Next-Key锁是左开右闭的区间，例如索引包含10、11、13、20，那么可能的Next-Key锁如下：

(负无穷大, 10]

(10, 11]

(11, 13]

(13, 20]

(20, 正无穷大)

 

测试环境和数据

MySQL版本为5.7.21，部署于CentOS X86_64上，采用默认配置。

 

创建表

CREATE TABLE `test` (

`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`age` int(11) NOT NULL,

PRIMARY KEY (`id`),

KEY `idx_age` (`age`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=28 DEFAULT CHARSET=utf8;

 

 

数据

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (6,1);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (8,5);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (10,8);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (12,12);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (14,14);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (16,14);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (18,18);

INSERT INTO `test` (`id`,`age`) VALUES (20,20);

 

+----+-----+

| id | age |

+----+-----+

| 6 | 1 |

| 8 | 5 |

| 10 | 8 |

| 12 | 12 |

| 14 | 14 |

| 16 | 14 |

| 18 | 18 |

| 20 | 20 |

+----+-----+

 

示例

启动三个会话，会话1和会话2均取消自动提交，会话3查看锁状态。

SELECT * FROM test where age=14 for update 语句的间隙锁范围（id,age）包括（12,12）到（18,18）之间的间隙，同时还会对记录age=14加排他锁。

 

一、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

INSERT INTO `test` (`id`, `age`) VALUES (13, 12);

结果：

会话2阻塞。

 

二、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

INSERT INTO `test` (`id`, `age`) VALUES (17, 18);

结果：

会话2阻塞。

 

三、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

INSERT INTO `test` (`id`, `age`) VALUES (11, 12);

结果：

会话2执行成功。

 

四、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

INSERT INTO `test` (`id`, `age`) VALUES (11, 14);

结果：

会话2阻塞。

 

五、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

UPDATE `test` SET `age`=14 WHERE `id`=18;;

结果：

会话2阻塞。

 

五、

会话1：

SELECT * FROM test where age=14 for update;

会话2：

UPDATE `test` SET `age`=19 WHERE `id`=18;;

结果：

会话2执行成功。