Innodb 锁系列2 事务锁

上一篇介绍了Innodb的同步机制锁：Innodb锁系列1

这一篇介绍一下Innodb的事务锁，只所以称为事务锁，是因为Innodb为实现事务的ACID特性，而添加的表锁或者行级锁。

这一部分分两篇来介绍，先来介绍下事务锁相关的数据结构

事务锁数据结构

1. 锁模式

/* Basic lock modes */
enum lock_mode {
    LOCK_IS = ,    /* intention shared */
    LOCK_IX,    /* intention exclusive */
    LOCK_S,        /* shared */
    LOCK_X,        /* exclusive */
    LOCK_AUTO_INC,    /* locks the auto-inc counter of a table in an exclusive mode */
    LOCK_NONE,    /* this is used elsewhere to note consistent read */
    LOCK_NUM = LOCK_NONE/* number of lock modes */
};

锁的模式包括两大类，共享锁（S)和互斥锁（X），s/x锁可以加在表上或者行记录上，

比如：

　　session1：alter table： table类型的X锁

　　session2：select * from table where id =1 for update： record类型的X锁

因为session1和session2互斥，为了实现在table表上阻塞，所以session2增加了表锁（IS)，这样session2无法获取IS锁而阻塞。

LOCK_AUTO_INC:自增锁，为了保证在多行插入的时候，自增键值是连续的。

2. 表锁和记录锁数据结构

--表锁
struct lock_table_struct {
    dict_table_t*    table;                /*!< database table in dictionary cache */
    UT_LIST_NODE_T(lock_t) locks;        /*!< list of locks on the same table */
};

--行锁
struct lock_rec_struct {
    ulint    space;            /*!< space id */
    ulint    page_no;        /*!< page number */
    ulint    n_bits;            /*!< number of bits in the lock
                    bitmap; NOTE: the lock bitmap is
                    placed immediately after the
                    lock struct */
};

--锁记录
struct lock_struct {
    trx_t*        trx;        /*!< transaction owning the lock */
    UT_LIST_NODE_T(lock_t)
            trx_locks;    /*!< list of the locks of the transaction */
    ulint        type_mode;    /*!< lock type, mode, LOCK_GAP or
                    LOCK_REC_NOT_GAP,
                    LOCK_INSERT_INTENTION,
                    wait flag, ORed */
    hash_node_t    hash;        /*!< hash chain node for a record            lock */
    dict_index_t*    index;        /*!< index for a record lock */
    union {
        lock_table_t    tab_lock;/*!< table lock */
        lock_rec_t    rec_lock;/*!< record lock */
    } un_member;            /*!< lock details */
};

表锁：使用表的数据字典进行标示，并保持一个链表，记录table上的所有锁记录。

记录锁：记录锁使用space+page_no唯一进行标示一个page页，n_bits标示这个页的记录，1表示加锁。

锁记录：lock_t表示一个锁记录，事务锁永远都和trx关联，trx_locks表示这个事务的所有锁记录。

3. 全局结构

　　

/** The lock system struct */
struct lock_sys_struct{
    hash_table_t*    rec_hash;    /*!< hash table of the record locks */
    ulint        rec_num;
};

/** The lock system */
extern lock_sys_t*    lock_sys;

Innodb建立了一个全局的hash表，所有事务添加的锁，都记录在全局的事务表中，并使用record的space+page_no进行hash bucket的计算。入下图所示：

对于不同的space+page_no，通过hash key计算，映射到不同的bucket上，对于比如两条不同的update语句更新同一条记录的时候，不同的session，分别创建lock_t并加入到node1和node2中。这样就实现了所有的事务锁维护在hash+link的结构中。

不同的bucket互不影响，所有的wait，signal都通过相同的bucket下的链表来实现。

我们可以看一个函数就比较清楚了:

通过扫描hash结构+link结构来计算当前系统上有多少lock_t.
lock_get_n_rec_locks(void)
{
    lock_t*    lock;
    ulint    n_locks    = ;
    ulint    i;
    ut_ad(mutex_own(&kernel_mutex));
    for (i = ; i < hash_get_n_cells(lock_sys->rec_hash); i++) {
        lock = HASH_GET_FIRST(lock_sys->rec_hash, i);
        while (lock) {
            n_locks++;
            lock = HASH_GET_NEXT(hash, lock);
        }
    }
    return(n_locks);
}

注:所有的lock_t统计信息，以及锁的相容性测试对象，wait和signal的操作，都是通过这个全局结构进行实现的。

4. 锁的gap模式

　　#define LOCK_ORDINARY 0

　　#define LOCK_GAP 512

　　#define LOCK_REC_NOT_GAP 1024

行级锁实现的gap模式：

　　1. record lock：记录锁，根据索引记录锁主单行记录

　　2. gap lock：gap锁，锁住一个记录的区间

　　3. next-gap lock：包含了记录锁和gap锁

锁的gap模式主要为了实现以下：

　　1. 丢失更新：对于多事务更新相同的记录，需要记录锁保证事务间的互斥，防止丢失更新。

　　2. 可重复读：在read repeatable的事务隔离级别下，需要锁住记录的gap，来保证可重复读。

5. 隐式锁和显式锁

　　对于cluster index的记录锁而言，如select * from table where id=1 for update而言，会显示的在id=1的聚簇索引上添加行级锁。

如果是update语句，除了在cluster_index上添加锁以为，还需要在二级索引上添加锁。

但cluster index添加的是显示的锁，而二级索引使用隐式锁。

隐式锁： 是一种延迟的加锁方式，毕竟加锁是有开销的，所以使用一种乐观的方式，因为主键索引记录上有trx_id，如果判断主键记录上的trx_id是活动的事务，那么才加显示的锁。

　　　　这样，最大化的减少记录加锁的机会。

下一篇介绍具体的加锁过程：