MySQL锁机制总结(二)

前言：

Mysql是一个支持插件式存储引擎的数据库系统，本文讨论的锁机制也主要包含两部分SERVER层的锁和存储引擎的锁，存储引擎是指innodb，其它存储引暂不讨论。              

1. 数据库中锁相关的基本概念

1)  乐观锁，悲观锁

      乐观锁和悲观锁都是一种并发控制策略。悲观锁假定多个事务会同时访问同一个资源，采用的策略是“先上锁，后访问”，这种策略会有死锁的风险。乐观锁相对于悲观锁而言，假定多个事务在运行过程中不会相互影响，写入在读取和写入记录时，不上锁，取而代之是产生一个时间戳或版本号，事务提交阶段，检查记录的版本号是否有被修改(若修改，则表示有其他事务读写)，确定是否需要回滚事务。目前在数据库领域，几乎所有的DBMS都是采用悲观锁机制。

2)  MVCC(Multi-Version Concurrency Control)

      MVCC也是一种并发控制方法，MVCC对悲观锁控制机制做了改进，通过冗余数据的历史版本，达到“读不上锁，读写不冲突”的效果，提高了并发效果。MVCC主要作用于读提交和可重复读两种隔离级别上。

3)  两阶段锁协议

      所谓两段锁协议是指上锁分为两个阶段，加锁和解锁阶段，保证加锁和解锁阶段不交错。对于数据库系统而言，事务开始时，处于加锁阶段；事务提交或rollback时，事务进入解锁阶段。只有满足两段锁协议的数据库系统，并发调度的事务才是可以串行化的。

4)  意向锁

     意向锁机制约定如果对一个节点加锁，必需先对它的上一层节点加意向锁。比如，对一个记录加锁之前，首先对该记录所在的表加意向锁。意向锁主要包括IS和IX，他们与S和X的兼容关系不在这里赘述。意向锁的主要作用在于提高表锁和行锁冲突检测效率。

5) 表锁，记录(行)锁

      表锁和记录锁是锁系统里面最基本的锁。分别用于锁定表和记录。对于表而言，根据情况可以有S，X，IS和IX四种锁类别；对表上IS和IX，表示需要读记录和写记录；记录锁则主要包括X锁和S锁。有关行锁的实现，可以参考之前的文章，INNODB行锁源码学习

6) 字典锁(metadata lock)

    字典锁是保护元数据的一种锁，主要为了防止DDL和DML冲突的情况。有关MDL的详细介绍，可以参考之前的文章，MYSQL METADATA LOCK

7)  死锁

    所谓死锁是指两个或多个事务，各自占有对方的期望获得的资源，形成的循环等待，彼此无法继续执行的一种状态。 

2. 举个栗子

   上面列了这么多种类的锁，下面通过一个简单的例子说明各种锁是如何作用的，它们加锁和释放锁的先后顺序如何。这里假设隔离级别是RC，ID为主键。

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

流程	执行语句	执行内容	字典锁	行锁/表锁
1	Begin		释放MDL release_transactional_locks	释放表锁，行锁
2	update t3 set c1=1 where id=1;	上字典锁	GLOBAL:STATMENT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
3			TABLE:TRANSACTION MDL_SHARED_WRITE
4		上行锁		LOCK_TABLE:IX (table:t3)
5				LOCK_REC:X (id=1)
6		执行更新
7		释放MDL	GLOBAL:STATMENT
8	commit;	COMMIT 字典锁	COMMIT: MDL_EXPLICIT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
9		执行提交
10		释放引擎锁		lock_release
11		释放MDL	COMMIT: MDL_EXPLICIT MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
12			release_transactional_locks TABLE:TRANSACTION

      可以看到，第一行begin，表示开启一个新事务，隐含提交会话的上一个事务，需要释放之前的锁。第2到7行是两阶段锁中的上锁阶段，分别先后上了字典锁、表的意向锁和行锁。上完锁后，才开始真正的更新阶段，从这里也可以看到MySQL的写操作是符合悲观锁策略。第4行和第5行，我们可以看到意向锁是如何运作的，上记录id=1的行锁之前，先对表t3上了意向锁。第7行，语句执行完后，可以释放STATEMENT级别的字典锁，避免长时间持有锁阻塞该表的DDL操作。8-12是提交阶段，进入两段锁中的释放锁过程，先后释放引擎层的表锁和行锁；然后释放TRANSACTION级别的MDL锁。

3. 常用语句加锁分析

假设隔离级别：RC，id为主键

典型语句	SQL层面（MDL锁）		存储引擎 innodb
	范围/对象	持有时间	表锁	行锁
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