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春华秋实之MySQL进阶-05 锁

:Concerto 2023-03-28 原文

7 锁

7.1 概述

  1. 介绍
  • 锁是计算机协调多个进程或者线程并发访问某一资源的机制。
  • 数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保持数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题,锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。
  1. 分类
  • 全局锁:锁定数据库中所有表
  • 表级锁:每次操作锁住整张表
  • 行级锁:每次操作锁住对应的行数据

7.2 全局锁

  1. 介绍
  • 全局锁是对整个数据库实例加锁,加锁后整个实例就处于只读状态,后续的DML和DDL语句,已经更新操作的事务提交语句将会被阻塞。
  • 其典型使用场景是做全局的逻辑备份,对所有的表进行锁定,从而获得一致性视图,保证数据的完整性。
  1. 一致性数据备份
  • 进行全局锁
mysql> flush tables with read lock;
  • 可以查,但是不可以改了
mysql> update weather_service set summary_ts = '2021-12-25 10:23:50' where id = 1;
  • 备份下
[root@hadoop ~]# mysqldump -uroot -pxxxxxxxx weather_service > /home/fenfen/MySQL/weather_service.sql mysqldump: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
  • 释放锁
mysql> unlock tables;
  • 在InnoDB引擎中,我们可以在备份时加上参数--single-transaction参数来完成不加锁的一致性数据备份
mysqldump --single-transaction -uroot -pxxxxxxxx itcast > itcast.sql
  1. 特点
  • 如果在主库上备份,那么在备份期间都不能执行更新,业务基本就得停止。
  • 在从库上备份,那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志(binlog),会导致主从延迟 -- 这个估计后面主从复制还会讲

7.3 表级锁

  1. 介绍
  • 每次操作锁住整张表。锁表粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
  1. 表级锁分类
  • 表锁
    • 表共享读锁
    • 表独占写锁
  • 元数据锁
  • 意向锁
  1. 表锁
  • 语法
lock tables 表名... read/write unlock tables/直接关闭客户端
  • 读锁案例

-- 客户端1 -- 设置读锁 mysql> lock tables course read; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 读 mysql> select * from course; +----+-------------+ | id | name | +----+-------------+ | 6 | ES | | 1 | javaEE | | 3 | MySQL | | 5 | Oracle | | 2 | SpringBoot | | 4 | SpringCloud | +----+-------------+ -- 写 mysql> update course set name = 'GO' where id = 6; ERROR 1099 (HY000): Table 'course' was locked with a READ lock and can't be updated -- 释放表锁 unlock tables; -- 客户端2 -- 执行读语句可以,但是执行写的语句,发现阻塞了,除非界面1释放表锁 mysql> update course set name = 'GO' where id = 6;

  • 写锁案例

-- 客户端1 -- 设置写锁 mysql> lock tables course write; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 读写都可以 mysql> select * from course; +----+-------------+ | id | name | +----+-------------+ | 6 | GO | | 1 | javaEE | | 3 | MySQL | | 5 | Oracle | | 2 | SpringBoot | | 4 | SpringCloud | +----+-------------+ 6 rows in set (0.00 sec) mysql> update course set name = 'ES' where id = 6; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 -- 客户端2 -- 读写都不行,处于阻塞状态 mysql> select * from course; mysql> update course set name = 'GO' where id = 6;

  1. 元数据锁
  • 介绍

    • MDL加锁过程是系统自己控制的,访问一张表的时候就自动加上了

    • 元数据理解为表结构,MDL锁主要的作用就是维护表元数据的数据一致性,在表上有活动事务的时候未提交,不可以对元数据进行写入操作。

    • 目的是:为了避免DML和DDL冲突,保证读写的正确性。即当对一张表进行增删改查的时候,加MDL读锁(共享);当对表结构进行变更操作的时候,加MDL写锁(排他)

    • 怎么理解呢?这么理解:就是你改表结构的时候,是不能有别的未提交事务存在的,因为MDL写锁和其他共享锁都是互斥的,提交了就不阻塞了。

  • 案例

  • 查看元数据锁
select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks ; -- 这个时候就有锁,有了对两个事务增删改查的后的锁 mysql> select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from -> performance_schema.metadata_locks ; +-------------------+--------------------+----------------+---------------------+---------------+ | object_type | object_schema | object_name | lock_type | lock_duration | +-------------------+--------------------+----------------+---------------------+---------------+ | TABLE | itcast | course | SHARED_READ | TRANSACTION | | TABLE | itcast | course | SHARED_READ | TRANSACTION | | TABLE | performance_schema | metadata_locks | SHARED_READ | TRANSACTION +-------------------+--------------------+----------------+---------------------+---------------+
  1. 意向锁
  • 场景
    • 为了避免DML在执行时,加的行锁与表锁的冲突,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。

  • 作用
    • 直接去判断意向锁和表锁兼不兼容,表锁不用一行一行看有没有行锁了,而意向锁是自动添加的

  • 分类

    • 意向共享锁IS:与表锁共享锁(read)兼容,和表锁排他锁(write)互斥。
    • 意向锁排他锁IX:与表锁共享锁(read)和表锁排他锁(write)都互斥
  • 查看意向锁情况

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;
  • 增加意向锁

    • 意向共享锁IS,有语句select ...lock in share mode添加
    • 意向排他锁IX:由insert、update、delete、select ... for update添加
  • 意向共享锁案例

-- 客户端1 -- 查询,加上一个行锁共享锁 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from course where id = 6 lock in share mode; -- 此时查看下意向锁情况,第一行显示IS就是意向共享锁,说明查询的时候自动加上了 mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from -> performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IS | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S,REC_NOT_GAP | 6 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ -- 客户端2 -- 加表读锁成功,是因为意向共享锁和表锁共享锁(read)是兼容的 mysql> lock tables course read; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 加表写锁失败,原因是意向共享锁和表锁排他锁(write)不兼容,即互斥 mysql> lock tables course write; -- 此时事务客户端1事务提交就锁释放了 mysql> lock tables course write; Query OK, 0 rows affected (9.06 sec)
  • 意向排他锁案例
-- 客户端1 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 更新 mysql> update course set name = 'PHP' where id = 6; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 -- 此时查看下意向锁情况,第一行显示IX就是意向共享锁,说明修改的时候自动加上了 mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from -> performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IX | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | X,REC_NOT_GAP | 6 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ -- 客户端2 -- -- 加表读锁失败,原因是意向排他锁和表锁共享锁(read)不兼容,即互斥 mysql> lock tables course read; -- 加表写锁失败,原因是意向共享锁和表锁排他锁(write)不兼容,即互斥 mysql> lock tables course write; -- 此时事务客户端1事务提交就锁释放了 mysql> lock tables course write; Query OK, 0 rows affected (3.96 sec)

7.4 行级锁

  1. 介绍
  • 行级锁,每次操作锁住的是对应的行数据
  • 锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发率最高。
  • 应用在InnoDB存储引擎中,MyISAM不用
  1. 分类
  • 行锁:锁住单个记录的锁,防止事务对其进行update和delete操作。在RC读已提交,RR可重复读隔离级别下都支持
  • 间隙锁:锁定索引记录间隙(但不包含该记录),确保索引的间隙不变,防止其他事务在这个间隙中insert,出现幻读。在RR可重复读隔离级别下都支持

  • 临键锁:行锁和间隙锁组合,同时锁住数据,并锁住数据的前面的间隙GAP。在RR可重复读的隔离级别下支持。
  1. 行锁
  • 分类
    • 共享锁S:允许事务读取一行,但是阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。共享锁和共享锁是兼容的,共享锁和排他锁是互斥
    • 排他锁X:允许获取排他锁的事务更新数据,防止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。
    • 怎么记:就是共享和共享可以,其他都不行!和上面表级锁一个逻辑!有点难!
    • InnoDB的行锁是针对与索引加的锁,不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将会对表中的所有记录加锁,就会升级成表锁

  • 查看意向锁及行锁的加锁情况
select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;
  • select案例

    • select压根就没有加任何的行锁,因此客户端2也开启事务的话,可是能查的!
  • select ...lock in share mode案例

-- 客户端1 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from course where id = 6 lock in share mode; +----+------+ | id | name | +----+------+ | 6 | PHP | +----+------+ 1 row in set (0.00 sec) -- 第二行中的S代表的就是共享锁 mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from -> performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IS | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S,REC_NOT_GAP | 6 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ 2 rows in set (0.00 sec) -- 客户端2 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 同样用客户端1的查询share mode查询也是可以的,因为共享和共享式兼容的! mysql> select * from course where id = 6 lock in share mode; +----+------+ | id | name | +----+------+ | 6 | PHP | +----+------+ 1 row in set (0.00 sec -- 再查下行锁情况,发现id为6的加了两个共享锁! mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from -> performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IS | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S,REC_NOT_GAP | 6 | | itcast | course | NULL | TABLE | IS | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S,REC_NOT_GAP | 6 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ 4 rows in set (0.00 sec) -- 后面记得提交事务,提交后发现s共享锁没了
  • update行锁排他锁案例
-- 客户端1 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 修改 mysql> update course set name = 'Go' where id = 6; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: -- 客户端2 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 读可以,发现没变,客户端1 中更改的没变,也验证了事务的RR隔离性,出现了幻读。 mysql> select * from course; +----+-------------+ | id | name | +----+-------------+ | 1 | javaEE | | 3 | MySQL | | 5 | Oracle | | 6 | PHP | | 2 | SpringBoot | | 4 | SpringCloud | +----+-------------+ 6 rows in set (0.00 sec) -- 写就不可以,因为排他锁和排他锁互斥 mysql> update course set name = 'Go' where id = 6; -- 此时客户端1的事务提交后就解除阻塞了 mysql> update course set name = 'Go' where id = 6; Query OK, 0 rows affected (8.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 0 Warnings: 0
  • 行锁升级成表锁的案例
-- 客户端1 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> update course set name = 'Redis' where name = 'Go'; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 -- 客户段2 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 即使是不同的数据行,客户段1中update的name字段由于没有索引,将行锁升级成表锁,因为你更新id字段也是不行 mysql> update course set name = 'Hive' where id = 5; -- 当客户端1中的事务提交,就接触阻塞了 mysql> update course set name = 'Hive' where id = 5; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
  1. 间隙锁
  • 介绍:InnoDB在RR事务隔离级别的时候,默认使用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,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条件时,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
  • 查看行锁和意向锁的情况

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;
  • 查询不存在记录(唯一索引)案例
-- 客户端1 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from course; +----+-------------+ | id | name | +----+-------------+ | 1 | javaEE | | 3 | MySQL | | 5 | Oracle | | 6 | Redis | | 9 | Spark | | 2 | SpringBoot | | 4 | SpringCloud | +----+-------------+ 7 rows in set (0.00 sec) mysql> update course set name = 'JS' where id = 7; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) Rows matched: 0 Changed: 0 Warnings: 0 -- 第二行中lock_type时record时行锁的意思,lock_mode是X表示是排他锁,GAP指的是间隙锁,锁的是9之前的间隙,即6-9的间隙 mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from -> performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IX | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | X,GAP | 9 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+-----------+ -- 客户段2 mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) -- 此时插入6-9的中插入值,就会阻塞 mysql> insert into course values (8,'RabbitMQ'); -- 此时释放掉客户端1的事务就会接触阻塞 mysql> insert into course values (8,'RabbitMQ'); Query OK, 1 row affected (4.65 sec)
  • 等值查询(普通索引)案例
    • 第一行S,是临键锁,锁住了1-3的间隙和数据
    • 第二行S,REC_NOT_GAP,是行锁,锁住了第三行的数据
    • 第三行S,GAP,是间隙锁,锁住了3-7的间隙,锁上的原因是age是非唯一索引,为了防止其他事务往这边加入相同的数据,出现幻读现象

  • 范围查询(唯一索引)
mysql> begin; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from course where id>= 6 lock in share mode; +----+----------+ | id | name | +----+----------+ | 6 | Hive | | 8 | RabbitMQ | | 9 | Spark | +----+----------+ 3 rows in set (0.00 sec) -- 第二行S,REC_NOT_GAP行锁锁住id为6的行,第五行S是临键锁表示锁住6-8的数据和间隙,第四行临键锁表示锁住8-9行的数据和间隙,第三行是正无穷,表示锁住9后面的数据和间隙 mysql> select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks; +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+------------------------+ | object_schema | object_name | index_name | lock_type | lock_mode | lock_data | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+------------------------+ | itcast | course | NULL | TABLE | IS | NULL | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S,REC_NOT_GAP | 6 | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S | supremum pseudo-record | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S | 9 | | itcast | course | PRIMARY | RECORD | S | 8 | +---------------+-------------+------------+-----------+---------------+------------------------+ 5 rows in set (0.00 sec)

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