MySQL鎖機制總結(二)

前言：

Mysql是一個支持插件式存儲引擎的數據庫系統，本文討論的鎖機制也主要包含兩部分SERVER層的鎖和存儲引擎的鎖，存儲引擎是指innodb，其它存儲引暫不討論。              

1. 數據庫中鎖相關的基本概念

1)  樂觀鎖，悲觀鎖

      樂觀鎖和悲觀鎖都是一種並發控制策略。悲觀鎖假定多個事務會同時訪問同一個資源，采用的策略是“先上鎖，后訪問”，這種策略會有死鎖的風險。樂觀鎖相對於悲觀鎖而言，假定多個事務在運行過程中不會相互影響，寫入在讀取和寫入記錄時，不上鎖，取而代之是產生一個時間戳或版本號，事務提交階段，檢查記錄的版本號是否有被修改(若修改，則表示有其他事務讀寫)，確定是否需要回滾事務。目前在數據庫領域，幾乎所有的DBMS都是采用悲觀鎖機制。

2)  MVCC(Multi-Version Concurrency Control)

      MVCC也是一種並發控制方法，MVCC對悲觀鎖控制機制做了改進，通過冗余數據的歷史版本，達到“讀不上鎖，讀寫不沖突”的效果，提高了並發效果。MVCC主要作用於讀提交和可重復讀兩種隔離級別上。

3)  兩階段鎖協議

      所謂兩段鎖協議是指上鎖分為兩個階段，加鎖和解鎖階段，保證加鎖和解鎖階段不交錯。對於數據庫系統而言，事務開始時，處於加鎖階段；事務提交或rollback時，事務進入解鎖階段。只有滿足兩段鎖協議的數據庫系統，並發調度的事務才是可以串行化的。

4)  意向鎖

     意向鎖機制約定如果對一個節點加鎖，必需先對它的上一層節點加意向鎖。比如，對一個記錄加鎖之前，首先對該記錄所在的表加意向鎖。意向鎖主要包括IS和IX，他們與S和X的兼容關系不在這里贅述。意向鎖的主要作用在於提高表鎖和行鎖沖突檢測效率。

5) 表鎖，記錄(行)鎖

      表鎖和記錄鎖是鎖系統里面最基本的鎖。分別用於鎖定表和記錄。對於表而言，根據情況可以有S，X，IS和IX四種鎖類別；對表上IS和IX，表示需要讀記錄和寫記錄；記錄鎖則主要包括X鎖和S鎖。有關行鎖的實現，可以參考之前的文章，INNODB行鎖源碼學習

6) 字典鎖(metadata lock)

    字典鎖是保護元數據的一種鎖，主要為了防止DDL和DML沖突的情況。有關MDL的詳細介紹，可以參考之前的文章，MYSQL METADATA LOCK

7)  死鎖

    所謂死鎖是指兩個或多個事務，各自占有對方的期望獲得的資源，形成的循環等待，彼此無法繼續執行的一種狀態。 

2. 舉個栗子

   上面列了這么多種類的鎖，下面通過一個簡單的例子說明各種鎖是如何作用的，它們加鎖和釋放鎖的先后順序如何。這里假設隔離級別是RC，ID為主鍵。

begin： update t3 set c1=1 where id=1; commit;

流程	執行語句	執行內容	字典鎖	行鎖/表鎖
1	Begin		釋放MDL release_transactional_locks	釋放表鎖，行鎖
2	update t3 set c1=1 where id=1;	上字典鎖	GLOBAL:STATMENT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
3			TABLE:TRANSACTION MDL_SHARED_WRITE
4		上行鎖		LOCK_TABLE:IX (table:t3)
5				LOCK_REC:X (id=1)
6		執行更新
7		釋放MDL	GLOBAL:STATMENT
8	commit;	COMMIT 字典鎖	COMMIT: MDL_EXPLICIT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
9		執行提交
10		釋放引擎鎖		lock_release
11		釋放MDL	COMMIT: MDL_EXPLICIT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
12			release_transactional_locks TABLE:TRANSACTION

      可以看到，第一行begin，表示開啟一個新事務，隱含提交會話的上一個事務，需要釋放之前的鎖。第2到7行是兩階段鎖中的上鎖階段，分別先后上了字典鎖、表的意向鎖和行鎖。上完鎖后，才開始真正的更新階段，從這里也可以看到MySQL的寫操作是符合悲觀鎖策略。第4行和第5行，我們可以看到意向鎖是如何運作的，上記錄id=1的行鎖之前，先對表t3上了意向鎖。第7行，語句執行完后，可以釋放STATEMENT級別的字典鎖，避免長時間持有鎖阻塞該表的DDL操作。8-12是提交階段，進入兩段鎖中的釋放鎖過程，先后釋放引擎層的表鎖和行鎖；然后釋放TRANSACTION級別的MDL鎖。

3. 常用語句加鎖分析

假設隔離級別：RC，id為主鍵

典型語句	SQL層面（MDL鎖）		存儲引擎 innodb
	范圍/對象	持有時間	表鎖	行鎖
SELECT操作 SELECT * FROM T	TABLE： MDL_SHARED_READ	MDL_TRANSACTION	None	None
Show create table T	TABLE: MDL_SHARED_HIGH_PRIO	MDL_TRANSACTION
LOCK TABLE T READ	TABLE: MDL_SHARED_READ	MDL_TRANSACTION	None	None
LOCK TABLE T WRITE	GLOBAL： MDL_INTENTION_EXCLUSIVE	MDL_STATEMENT	None	None
	SCHEMA: MDL_INTENTION_EXCLUSIVE TABLE： MDL_SHARED_NO_READ_WRITE	TRANSACTION
Flush table t with read lock	TABLE: MDL_SHARED_NO_WRITE	TRANSACTION	None	None
Flush table with read lock	GLOBAL: MDL_SHARED	MDL_EXPLICIT	None	None
	COMMIT: MDL_SHARED	MDL_EXPLICIT
DML操作 SELECT * FROM T FOR UPDATE; Update T set c1=? Where id=?	GLOBAL: MDL_INTENTION_EXCLUSIVE	MDL_STATEMENT	IX	X
	TABLE: MDL_SHARED_WRITE	TRANSACTION
DDL操作 Alter table t add column c1 int; Truncate table t;	GLOBAL: MDL_INTENTION_EXCLUSIVE	MDL_STATEMENT	None	X
	SCHEMA: MDL_INTENTION_EXCLUSIVE TABLE: MDL_EXCLUSIVE	TRANSACTION
	COMMIT: MDL_INTENTION_EXCLUSIVE	MDL_EXPLICIT
Set global read_only=1;	GLOBAL: MDL_SHARED COMMIT: MDL_SHARED	MDL_EXPLICIT	None	None