MYsql鎖與索引的關(guān)系

這篇文章主要講解了“鎖與索引的關(guān)系”，文中的講解內容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習與理解，下面請大家跟著(zhù)小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習“MYsql鎖與索引的關(guān)系”吧！

mysql innodb的鎖是通過(guò)鎖索引來(lái)實(shí)現的。

select for update . 排它鎖舉例。

如果字段沒(méi)有索引，即使使用wehre條件也會(huì )進(jìn)行表級鎖

如果有索引，會(huì )鎖定對應where條件中索引值的所有行，可理解為對該索引值進(jìn)行了索引（所以即使另一事務(wù)查詢(xún)的是其他行，但因為索引值形同們也會(huì )被鎖住。）

有索引，而且使用了不同的索引值查數據，但是查詢(xún) 的結果是同一行，可以理解為真正的數據行鎖。

小結

本章重點(diǎn)介紹了MySQL中MyISAM表級鎖和InnoDB行級鎖的實(shí)現特點(diǎn)，并討論了兩種存儲引擎經(jīng)常遇到的鎖問(wèn)題和解決辦法。

對于MyISAM的表鎖，主要討論了以下幾點(diǎn)：

（1）共享讀鎖（S）之間是兼容的，但共享讀鎖（S）與排他寫(xiě)鎖（X）之間，以及排他寫(xiě)鎖（X）之間是互斥的，也就是說(shuō)讀和寫(xiě)是串行的。

（2）在一定條件下，MyISAM允許查詢(xún)和插入并發(fā)執行，我們可以利用這一點(diǎn)來(lái)解決應用中對同一表查詢(xún)和插入的鎖爭用問(wèn)題。

（3）MyISAM默認的鎖調度機制是寫(xiě)優(yōu)先，這并不一定適合所有應用，用戶(hù)可以通過(guò)設置LOW_PRIORITY_UPDATES參數，或在INSERT、UPDATE、DELETE語(yǔ)句中指定LOW_PRIORITY選項來(lái)調節讀寫(xiě)鎖的爭用。

（4）由于表鎖的鎖定粒度大，讀寫(xiě)之間又是串行的，因此，如果更新操作較多，MyISAM表可能會(huì )出現嚴重的鎖等待，可以考慮采用InnoDB表來(lái)減少鎖沖突。

對于InnoDB表，本章主要討論了以下幾項內容。

l         InnoDB的行鎖是基于鎖引實(shí)現的，如果不通過(guò)索引訪(fǎng)問(wèn)數據，InnoDB會(huì )使用表鎖。

l         介紹了InnoDB間隙鎖（Next-key)機制，以及InnoDB使用間隙鎖的原因。

l         在不同的隔離級別下，InnoDB的鎖機制和一致性讀策略不同。

l         MySQL的恢復和復制對InnoDB鎖機制和一致性讀策略也有較大影響。

l         鎖沖突甚至死鎖很難完全避免。

在了解InnoDB鎖特性后，用戶(hù)可以通過(guò)設計和SQL調整等措施減少鎖沖突和死鎖，包括：

l         盡量使用較低的隔離級別；

l         精心設計索引，并盡量使用索引訪(fǎng)問(wèn)數據，使加鎖更精確，從而減少鎖沖突的機會(huì )；

l         選擇合理的事務(wù)大小，小事務(wù)發(fā)生鎖沖突的幾率也更??；

l         給記錄集顯示加鎖時(shí)，最好一次性請求足夠級別的鎖。比如要修改數據的話(huà)，最好直接申請排他鎖，而不是先申請共享鎖，修改時(shí)再請求排他鎖，這樣容易產(chǎn)生死鎖；

l         不同的程序訪(fǎng)問(wèn)一組表時(shí)，應盡量約定以相同的順序訪(fǎng)問(wèn)各表，對一個(gè)表而言，盡可能以固定的順序存取表中的行。這樣可以大大減少死鎖的機會(huì )；

l         盡量用相等條件訪(fǎng)問(wèn)數據，這樣可以避免間隙鎖對并發(fā)插入的影響；

l         不要申請超過(guò)實(shí)際需要的鎖級別；除非必須，查詢(xún)時(shí)不要顯示加鎖；

l         對于一些特定的事務(wù)，可以使用表鎖來(lái)提高處理速度或減少死鎖的可能。

鎖是計算機協(xié)調多個(gè)進(jìn)程或線(xiàn)程并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)某一資源的機制。在數據庫中，除傳統的計算資源（如CPU、RAM、I/O等）的爭用以外，數據也是一種供許多用戶(hù)共享的資源。如何保證數據并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的一致性、有效性是所有數據庫必須解決的一個(gè)問(wèn)題，鎖沖突也是影響數據庫并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)性能的一個(gè)重要因素。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，鎖對數據庫而言顯得尤其重要，也更加復雜。本章我們著(zhù)重討論MySQL鎖機制的特點(diǎn)，常見(jiàn)的鎖問(wèn)題，以及解決MySQL鎖問(wèn)題的一些方法或建議。

MySQL鎖概述

相對其他數據庫而言，MySQL的鎖機制比較簡(jiǎn)單，其最顯著(zhù)的特點(diǎn)是不同的存儲引擎支持不同的鎖機制。比如，MyISAM和MEMORY存儲引擎采用的是表級鎖（table-level locking）；BDB存儲引擎采用的是頁(yè)面鎖（page-level locking），但也支持表級鎖；InnoDB存儲引擎既支持行級鎖（row-level locking），也支持表級鎖，但默認情況下是采用行級鎖。

MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下。

開(kāi)銷(xiāo)、加鎖速度、死鎖、粒度、并發(fā)性能

l         表級鎖：開(kāi)銷(xiāo)小，加鎖快；不會(huì )出現死鎖；鎖定粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率最高,并發(fā)度最低。

l         行級鎖：開(kāi)銷(xiāo)大，加鎖慢；會(huì )出現死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低,并發(fā)度也最高。

l         頁(yè)面鎖：開(kāi)銷(xiāo)和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì )出現死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般。

從上述特點(diǎn)可見(jiàn)，很難籠統地說(shuō)哪種鎖更好，只能就具體應用的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)哪種鎖更合適！僅從鎖的角度來(lái)說(shuō)：表級鎖更適合于以查詢(xún)?yōu)橹?，只有少量按索引條件更新數據的應用，如Web應用；而行級鎖則更適合于有大量按索引條件并發(fā)更新少量不同數據，同時(shí)又有并發(fā)查詢(xún)的應用，如一些在線(xiàn)事務(wù)處理（OLTP）系統。這一點(diǎn)在本書(shū)的“開(kāi)發(fā)篇”介紹表類(lèi)型的選擇時(shí)，也曾提到過(guò)。下面幾節我們重點(diǎn)介紹MySQL表鎖和 InnoDB行鎖的問(wèn)題，由于BDB已經(jīng)被InnoDB取代，即將成為歷史，在此就不做進(jìn)一步的討論了。

MyISAM表鎖

MyISAM存儲引擎只支持表鎖，這也是MySQL開(kāi)始幾個(gè)版本中唯一支持的鎖類(lèi)型。隨著(zhù)應用對事務(wù)完整性和并發(fā)性要求的不斷提高，MySQL才開(kāi)始開(kāi)發(fā)基于事務(wù)的存儲引擎，后來(lái)慢慢出現了支持頁(yè)鎖的BDB存儲引擎和支持行鎖的InnoDB存儲引擎（實(shí)際 InnoDB是單獨的一個(gè)公司，現在已經(jīng)被Oracle公司收購）。但是MyISAM的表鎖依然是使用最為廣泛的鎖類(lèi)型。本節將詳細介紹MyISAM表鎖的使用。

查詢(xún)表級鎖爭用情況

可以通過(guò)檢查table_locks_waited和table_locks_immediate狀態(tài)變量來(lái)分析系統上的表鎖定爭奪：

mysql> show status like 'table%';

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

| Variable_name         | Value |

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

| Table_locks_immediate | 2979  |

| Table_locks_waited    | 0     |

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

2 rows in set (0.00 sec))

如果Table_locks_waited的值比較高，則說(shuō)明存在著(zhù)較嚴重的表級鎖爭用情況。

MySQL表級鎖的鎖模式

MySQL的表級鎖有兩種模式：表共享讀鎖（Table Read Lock）和表獨占寫(xiě)鎖（Table Write Lock）。鎖模式的兼容性如表20-1所示。

表20-1                                            MySQL中的表鎖兼容性                

可見(jiàn)，對MyISAM表的讀操作，不會(huì )阻塞其他用戶(hù)對同一表的讀請求，但會(huì )阻塞對同一表的寫(xiě)請求；對 MyISAM表的寫(xiě)操作，則會(huì )阻塞其他用戶(hù)對同一表的讀和寫(xiě)操作；MyISAM表的讀操作與寫(xiě)操作之間，以及寫(xiě)操作之間是串行的！根據如表20-2所示的例子可以知道，當一個(gè)線(xiàn)程獲得對一個(gè)表的寫(xiě)鎖后，只有持有鎖的線(xiàn)程可以對表進(jìn)行更新操作。其他線(xiàn)程的讀、寫(xiě)操作都會(huì )等待，直到鎖被釋放為止。

表20-2                          MyISAM存儲引擎的寫(xiě)阻塞讀例子

如何加表鎖

MyISAM在執行查詢(xún)語(yǔ)句（SELECT）前，會(huì )自動(dòng)給涉及的所有表加讀鎖，在執行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，會(huì )自動(dòng)給涉及的表加寫(xiě)鎖，這個(gè)過(guò)程并不需要用戶(hù)干預，因此，用戶(hù)一般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。在本書(shū)的示例中，顯式加鎖基本上都是為了方便而已，并非必須如此。

給MyISAM表顯示加鎖，一般是為了在一定程度模擬事務(wù)操作，實(shí)現對某一時(shí)間點(diǎn)多個(gè)表的一致性讀取。例如，有一個(gè)訂單表orders，其中記錄有各訂單的總金額total，同時(shí)還有一個(gè)訂單明細表order_detail，其中記錄有各訂單每一產(chǎn)品的金額小計 subtotal，假設我們需要檢查這兩個(gè)表的金額合計是否相符，可能就需要執行如下兩條SQL：

Select sum(total) from orders;

Select sum(subtotal) from order_detail;

這時(shí)，如果不先給兩個(gè)表加鎖，就可能產(chǎn)生錯誤的結果，因為第一條語(yǔ)句執行過(guò)程中，order_detail表可能已經(jīng)發(fā)生了改變。因此，正確的方法應該是：

Lock tables orders read local, order_detail read local;

Select sum(total) from orders;

Select sum(subtotal) from order_detail;

Unlock tables;

要特別說(shuō)明以下兩點(diǎn)內容。

?  上面的例子在LOCK TABLES時(shí)加了“l(fā)ocal”選項，其作用就是在滿(mǎn)足MyISAM表并發(fā)插入條件的情況下，允許其他用戶(hù)在表尾并發(fā)插入記錄，有關(guān)MyISAM表的并發(fā)插入問(wèn)題，在后面的章節中還會(huì )進(jìn)一步介紹。

?  在用LOCK TABLES給表顯式加表鎖時(shí)，必須同時(shí)取得所有涉及到表的鎖，并且MySQL不支持鎖升級。也就是說(shuō)，在執行LOCK TABLES后，只能訪(fǎng)問(wèn)顯式加鎖的這些表，不能訪(fǎng)問(wèn)未加鎖的表；同時(shí)，如果加的是讀鎖，那么只能執行查詢(xún)操作，而不能執行更新操作。其實(shí)，在自動(dòng)加鎖的情況下也基本如此，MyISAM總是一次獲得SQL語(yǔ)句所需要的全部鎖。這也正是MyISAM表不會(huì )出現死鎖（Deadlock Free）的原因。

在如表20-3所示的例子中，一個(gè)session使用LOCK TABLE命令給表film_text加了讀鎖，這個(gè)session可以查詢(xún)鎖定表中的記錄，但更新或訪(fǎng)問(wèn)其他表都會(huì )提示錯誤；同時(shí)，另外一個(gè)session可以查詢(xún)表中的記錄，但更新就會(huì )出現鎖等待。

表20-3                     MyISAM存儲引擎的讀阻塞寫(xiě)例子

當使用LOCK TABLES時(shí)，不僅需要一次鎖定用到的所有表，而且，同一個(gè)表在SQL語(yǔ)句中出現多少次，就要通過(guò)與SQL語(yǔ)句中相同的別名鎖定多少次，否則也會(huì )出錯！舉例說(shuō)明如下。

（1）對actor表獲得讀鎖：

mysql> lock table actor read;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

（2）但是通過(guò)別名訪(fǎng)問(wèn)會(huì )提示錯誤：

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;

ERROR 1100 (HY000): Table 'a' was not locked with LOCK TABLES

（3）需要對別名分別鎖定：

mysql> lock table actor as a read,actor as b read;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

（4）按照別名的查詢(xún)可以正確執行：

mysql> select a.first_name,a.last_name,b.first_name,b.last_name from actor a,actor b where a.first_name = b.first_name and a.first_name = 'Lisa' and a.last_name = 'Tom' and a.last_name <> b.last_name;

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

| first_name | last_name | first_name | last_name |

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

| Lisa       | Tom       | LISA       | MONROE    |

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

1 row in set (0.00 sec)

并發(fā)插入（Concurrent Inserts）

上文提到過(guò)MyISAM表的讀和寫(xiě)是串行的，但這是就總體而言的。在一定條件下，MyISAM表也支持查詢(xún)和插入操作的并發(fā)進(jìn)行。

MyISAM存儲引擎有一個(gè)系統變量concurrent_insert，專(zhuān)門(mén)用以控制其并發(fā)插入的行為，其值分別可以為0、1或2。

l         當concurrent_insert設置為0時(shí)，不允許并發(fā)插入。

l         當concurrent_insert設置為1時(shí)，如果MyISAM表中沒(méi)有空洞（即表的中間沒(méi)有被刪除的行），MyISAM允許在一個(gè)進(jìn)程讀表的同時(shí)，另一個(gè)進(jìn)程從表尾插入記錄。這也是MySQL的默認設置。

l         當concurrent_insert設置為2時(shí)，無(wú)論MyISAM表中有沒(méi)有空洞，都允許在表尾并發(fā)插入記錄。

在如表20-4所示的例子中，session_1獲得了一個(gè)表的READ LOCAL鎖，該線(xiàn)程可以對表進(jìn)行查詢(xún)操作，但不能對表進(jìn)行更新操作；其他的線(xiàn)程（session_2），雖然不能對表進(jìn)行刪除和更新操作，但卻可以對該表進(jìn)行并發(fā)插入操作，這里假設該表中間不存在空洞。

表20-4              MyISAM存儲引擎的讀寫(xiě)（INSERT）并發(fā)例子

可以利用MyISAM存儲引擎的并發(fā)插入特性，來(lái)解決應用中對同一表查詢(xún)和插入的鎖爭用。例如，將concurrent_insert系統變量設為2，總是允許并發(fā)插入；同時(shí)，通過(guò)定期在系統空閑時(shí)段執行 OPTIMIZE TABLE語(yǔ)句來(lái)整理空間碎片，收回因刪除記錄而產(chǎn)生的中間空洞。有關(guān)OPTIMIZE TABLE語(yǔ)句的詳細介紹，可以參見(jiàn)第18章中“兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)化方法”一節的內容。

MyISAM的鎖調度

前面講過(guò)，MyISAM存儲引擎的讀鎖和寫(xiě)鎖是互斥的，讀寫(xiě)操作是串行的。那么，一個(gè)進(jìn)程請求某個(gè) MyISAM表的讀鎖，同時(shí)另一個(gè)進(jìn)程也請求同一表的寫(xiě)鎖，MySQL如何處理呢？答案是寫(xiě)進(jìn)程先獲得鎖。不僅如此，即使讀請求先到鎖等待隊列，寫(xiě)請求后到，寫(xiě)鎖也會(huì )插到讀鎖請求之前！這是因為MySQL認為寫(xiě)請求一般比讀請求要重要。這也正是MyISAM表不太適合于有大量更新操作和查詢(xún)操作應用的原因，因為，大量的更新操作會(huì )造成查詢(xún)操作很難獲得讀鎖，從而可能永遠阻塞。這種情況有時(shí)可能會(huì )變得非常糟糕！幸好我們可以通過(guò)一些設置來(lái)調節M(mǎn)yISAM 的調度行為。

?  通過(guò)指定啟動(dòng)參數low-priority-updates，使MyISAM引擎默認給予讀請求以?xún)?yōu)先的權利。

?  通過(guò)執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使該連接發(fā)出的更新請求優(yōu)先級降低。

?  通過(guò)指定INSERT、UPDATE、DELETE語(yǔ)句的LOW_PRIORITY屬性，降低該語(yǔ)句的優(yōu)先級。

雖然上面3種方法都是要么更新優(yōu)先，要么查詢(xún)優(yōu)先的方法，但還是可以用其來(lái)解決查詢(xún)相對重要的應用（如用戶(hù)登錄系統）中，讀鎖等待嚴重的問(wèn)題。

另外，MySQL也提供了一種折中的辦法來(lái)調節讀寫(xiě)沖突，即給系統參數max_write_lock_count設置一個(gè)合適的值，當一個(gè)表的讀鎖達到這個(gè)值后，MySQL就暫時(shí)將寫(xiě)請求的優(yōu)先級降低，給讀進(jìn)程一定獲得鎖的機會(huì )。

上面已經(jīng)討論了寫(xiě)優(yōu)先調度機制帶來(lái)的問(wèn)題和解決辦法。這里還要強調一點(diǎn)：一些需要長(cháng)時(shí)間運行的查詢(xún)操作，也會(huì )使寫(xiě)進(jìn)程“餓死”！因此，應用中應盡量避免出現長(cháng)時(shí)間運行的查詢(xún)操作，不要總想用一條SELECT語(yǔ)句來(lái)解決問(wèn)題，因為這種看似巧妙的SQL語(yǔ)句，往往比較復雜，執行時(shí)間較長(cháng)，在可能的情況下可以通過(guò)使用中間表等措施對SQL語(yǔ)句做一定的“分解”，使每一步查詢(xún)都能在較短時(shí)間完成，從而減少鎖沖突。如果復雜查詢(xún)不可避免，應盡量安排在數據庫空閑時(shí)段執行，比如一些定期統計可以安排在夜間執行。

InnoDB鎖問(wèn)題

InnoDB與MyISAM的最大不同有兩點(diǎn)：一是支持事務(wù)（TRANSACTION）；二是采用了行級鎖。行級鎖與表級鎖本來(lái)就有許多不同之處，另外，事務(wù)的引入也帶來(lái)了一些新問(wèn)題。下面我們先介紹一點(diǎn)背景知識，然后詳細討論InnoDB的鎖問(wèn)題。

背景知識

1．事務(wù)（Transaction）及其ACID屬性

事務(wù)是由一組SQL語(yǔ)句組成的邏輯處理單元，事務(wù)具有以下4個(gè)屬性，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為事務(wù)的ACID屬性。

l         原子性（Atomicity）：事務(wù)是一個(gè)原子操作單元，其對數據的修改，要么全都執行，要么全都不執行。

l         一致性（Consistent）：在事務(wù)開(kāi)始和完成時(shí)，數據都必須保持一致?tīng)顟B(tài)。這意味著(zhù)所有相關(guān)的數據規則都必須應用于事務(wù)的修改，以保持數據的完整性；事務(wù)結束時(shí)，所有的內部數據結構（如B樹(shù)索引或雙向鏈表）也都必須是正確的。

l         隔離性（Isolation）：數據庫系統提供一定的隔離機制，保證事務(wù)在不受外部并發(fā)操作影響的“獨立”環(huán)境執行。這意味著(zhù)事務(wù)處理過(guò)程中的中間狀態(tài)對外部是不可見(jiàn)的，反之亦然。

l         持久性（Durable）：事務(wù)完成之后，它對于數據的修改是永久性的，即使出現系統故障也能夠保持。

銀行轉帳就是事務(wù)的一個(gè)典型例子。

2．并發(fā)事務(wù)處理帶來(lái)的問(wèn)題

相對于串行處理來(lái)說(shuō)，并發(fā)事務(wù)處理能大大增加數據庫資源的利用率，提高數據庫系統的事務(wù)吞吐量，從而可以支持更多的用戶(hù)。但并發(fā)事務(wù)處理也會(huì )帶來(lái)一些問(wèn)題，主要包括以下幾種情況。

l  更新丟失（Lost Update）：當兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)選擇同一行，然后基于最初選定的值更新該行時(shí)，由于每個(gè)事務(wù)都不知道其他事務(wù)的存在，就會(huì )發(fā)生丟失更新問(wèn)題－－最后的更新覆蓋了由其他事務(wù)所做的更新。例如，兩個(gè)編輯人員制作了同一文檔的電子副本。每個(gè)編輯人員獨立地更改其副本，然后保存更改后的副本，這樣就覆蓋了原始文檔。最后保存其更改副本的編輯人員覆蓋另一個(gè)編輯人員所做的更改。如果在一個(gè)編輯人員完成并提交事務(wù)之前，另一個(gè)編輯人員不能訪(fǎng)問(wèn)同一文件，則可避免此問(wèn)題。

l  臟讀（Dirty Reads）：一個(gè)事務(wù)正在對一條記錄做修改，在這個(gè)事務(wù)完成并提交前，這條記錄的數據就處于不一致?tīng)顟B(tài)；這時(shí)，另一個(gè)事務(wù)也來(lái)讀取同一條記錄，如果不加控制，第二個(gè)事務(wù)讀取了這些“臟”數據，并據此做進(jìn)一步的處理，就會(huì )產(chǎn)生未提交的數據依賴(lài)關(guān)系。這種現象被形象地叫做"臟讀"。

l  不可重復讀（Non-Repeatable Reads）：一個(gè)事務(wù)在讀取某些數據后的某個(gè)時(shí)間，再次讀取以前讀過(guò)的數據，卻發(fā)現其讀出的數據已經(jīng)發(fā)生了改變、或某些記錄已經(jīng)被刪除了！這種現象就叫做“不可重復讀”。

l  幻讀（Phantom Reads）：一個(gè)事務(wù)按相同的查詢(xún)條件重新讀取以前檢索過(guò)的數據，卻發(fā)現其他事務(wù)插入了滿(mǎn)足其查詢(xún)條件的新數據，這種現象就稱(chēng)為“幻讀”。

3．事務(wù)隔離級別

在上面講到的并發(fā)事務(wù)處理帶來(lái)的問(wèn)題中，“更新丟失”通常是應該完全避免的。但防止更新丟失，并不能單靠數據庫事務(wù)控制器來(lái)解決，需要應用程序對要更新的數據加必要的鎖來(lái)解決，因此，防止更新丟失應該是應用的責任。

“臟讀”、“不可重復讀”和“幻讀”，其實(shí)都是數據庫讀一致性問(wèn)題，必須由數據庫提供一定的事務(wù)隔離機制來(lái)解決。數據庫實(shí)現事務(wù)隔離的方式，基本上可分為以下兩種。

l  一種是在讀取數據前，對其加鎖，阻止其他事務(wù)對數據進(jìn)行修改。

l  另一種是不用加任何鎖，通過(guò)一定機制生成一個(gè)數據請求時(shí)間點(diǎn)的一致性數據快照（Snapshot)，并用這個(gè)快照來(lái)提供一定級別（語(yǔ)句級或事務(wù)級）的一致性讀取。從用戶(hù)的角度來(lái)看，好像是數據庫可以提供同一數據的多個(gè)版本，因此，這種技術(shù)叫做數據多版本并發(fā)控制（MultiVersion Concurrency Control，簡(jiǎn)稱(chēng)MVCC或MCC），也經(jīng)常稱(chēng)為多版本數據庫。

數據庫的事務(wù)隔離越嚴格，并發(fā)副作用越小，但付出的代價(jià)也就越大，因為事務(wù)隔離實(shí)質(zhì)上就是使事務(wù)在一定程度上 “串行化”進(jìn)行，這顯然與“并發(fā)”是矛盾的。同時(shí)，不同的應用對讀一致性和事務(wù)隔離程度的要求也是不同的，比如許多應用對“不可重復讀”和“幻讀”并不敏感，可能更關(guān)心數據并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的能力。

為了解決“隔離”與“并發(fā)”的矛盾，ISO/ANSI SQL92定義了4個(gè)事務(wù)隔離級別，每個(gè)級別的隔離程度不同，允許出現的副作用也不同，應用可以根據自己的業(yè)務(wù)邏輯要求，通過(guò)選擇不同的隔離級別來(lái)平衡 “隔離”與“并發(fā)”的矛盾。表20-5很好地概括了這4個(gè)隔離級別的特性。

表20-5                                             4種隔離級別比較

最后要說(shuō)明的是：各具體數據庫并不一定完全實(shí)現了上述4個(gè)隔離級別，例如，Oracle只提供Read committed和Serializable兩個(gè)標準隔離級別，另外還提供自己定義的Read only隔離級別；SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定義的4個(gè)隔離級別外，還支持一個(gè)叫做“快照”的隔離級別，但嚴格來(lái)說(shuō)它是一個(gè)用MVCC實(shí)現的Serializable隔離級別。MySQL 支持全部4個(gè)隔離級別，但在具體實(shí)現時(shí)，有一些特點(diǎn)，比如在一些隔離級別下是采用MVCC一致性讀，但某些情況下又不是，這些內容在后面的章節中將會(huì )做進(jìn)一步介紹。

獲取InnoDB行鎖爭用情況    

可以通過(guò)檢查InnoDB_row_lock狀態(tài)變量來(lái)分析系統上的行鎖的爭奪情況：

mysql> show status like 'innodb_row_lock%';

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

| Variable_name                 | Value |

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

| InnoDB_row_lock_current_waits | 0     |

| InnoDB_row_lock_time          | 0     |

| InnoDB_row_lock_time_avg      | 0     |

| InnoDB_row_lock_time_max      | 0     |

| InnoDB_row_lock_waits         | 0     |

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

5 rows in set (0.01 sec)

如果發(fā)現鎖爭用比較嚴重，如InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比較高，還可以通過(guò)設置InnoDB Monitors來(lái)進(jìn)一步觀(guān)察發(fā)生鎖沖突的表、數據行等，并分析鎖爭用的原因。

具體方法如下：

mysql> CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;

Query OK, 0 rows affected (0.14 sec)

然后就可以用下面的語(yǔ)句來(lái)進(jìn)行查看：

mysql> Show innodb status\G;

*************************** 1. row ***************************

  Type: InnoDB

  Name:

Status:

…

…

------------

TRANSACTIONS

------------

Trx id counter 0 117472192

Purge done for trx's n:o < 0 117472190 undo n:o < 0 0

History list length 17

Total number of lock structs in row lock hash table 0

LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:

---TRANSACTION 0 117472185, not started, process no 11052, OS thread id 1158191456

MySQL thread id 200610, query id 291197 localhost root

---TRANSACTION 0 117472183, not started, process no 11052, OS thread id 1158723936

MySQL thread id 199285, query id 291199 localhost root

Show innodb status

…

監視器可以通過(guò)發(fā)出下列語(yǔ)句來(lái)停止查看：

mysql> DROP TABLE innodb_monitor;

Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

設置監視器后，在SHOW INNODB STATUS的顯示內容中，會(huì )有詳細的當前鎖等待的信息，包括表名、鎖類(lèi)型、鎖定記錄的情況等，便于進(jìn)行進(jìn)一步的分析和問(wèn)題的確定。打開(kāi)監視器以后，默認情況下每15秒會(huì )向日志中記錄監控的內容，如果長(cháng)時(shí)間打開(kāi)會(huì )導致.err文件變得非常的巨大，所以用戶(hù)在確認問(wèn)題原因之后，要記得刪除監控表以關(guān)閉監視器，或者通過(guò)使用“--console”選項來(lái)啟動(dòng)以關(guān)閉寫(xiě)日志文件。

InnoDB的行鎖模式及加鎖方法

InnoDB實(shí)現了以下兩種類(lèi)型的行鎖。

l  共享鎖（S）：允許一個(gè)事務(wù)去讀一行，阻止其他事務(wù)獲得相同數據集的排他鎖。

l  排他鎖（X)：允許獲得排他鎖的事務(wù)更新數據，阻止其他事務(wù)取得相同數據集的共享讀鎖和排他寫(xiě)鎖。

另外，為了允許行鎖和表鎖共存，實(shí)現多粒度鎖機制，InnoDB還有兩種內部使用的意向鎖（Intention Locks），這兩種意向鎖都是表鎖。

l  意向共享鎖（IS）：事務(wù)打算給數據行加行共享鎖，事務(wù)在給一個(gè)數據行加共享鎖前必須先取得該表的IS鎖。

l  意向排他鎖（IX）：事務(wù)打算給數據行加行排他鎖，事務(wù)在給一個(gè)數據行加排他鎖前必須先取得該表的IX鎖。

上述鎖模式的兼容情況具體如表20-6所示。

表20-6                                            InnoDB行鎖模式兼容性列表

如果一個(gè)事務(wù)請求的鎖模式與當前的鎖兼容，InnoDB就將請求的鎖授予該事務(wù)；反之，如果兩者不兼容，該事務(wù)就要等待鎖釋放。

意向鎖是InnoDB自動(dòng)加的，不需用戶(hù)干預。對于UPDATE、DELETE和INSERT語(yǔ)句，InnoDB會(huì )自動(dòng)給涉及數據集加排他鎖（X)；對于普通SELECT語(yǔ)句，InnoDB不會(huì )加任何鎖；事務(wù)可以通過(guò)以下語(yǔ)句顯示給記錄集加共享鎖或排他鎖。

?  共享鎖（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE。

?  排他鎖（X)：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE。

用SELECT ... IN SHARE MODE獲得共享鎖，主要用在需要數據依存關(guān)系時(shí)來(lái)確認某行記錄是否存在，并確保沒(méi)有人對這個(gè)記錄進(jìn)行UPDATE或者DELETE操作。但是如果當前事務(wù)也需要對該記錄進(jìn)行更新操作，則很有可能造成死鎖，對于鎖定行記錄后需要進(jìn)行更新操作的應用，應該使用SELECT... FOR UPDATE方式獲得排他鎖。

在如表20-7所示的例子中，使用了SELECT ... IN SHARE MODE加鎖后再更新記錄，看看會(huì )出現什么情況，其中actor表的actor_id字段為主鍵。

表20-7  InnoDB存儲引擎的共享鎖例子

    當使用SELECT...FOR UPDATE加鎖后再更新記錄，出現如表20-8所示的情況。

表20-8 InnoDB存儲引擎的排他鎖例子

InnoDB行鎖實(shí)現方式

InnoDB行鎖是通過(guò)給索引上的索引項加鎖來(lái)實(shí)現的，這一點(diǎn)MySQL與Oracle不同，后者是通過(guò)在數據塊中對相應數據行加鎖來(lái)實(shí)現的。InnoDB這種行鎖實(shí)現特點(diǎn)意味著(zhù)：只有通過(guò)索引條件檢索數據，InnoDB才使用行級鎖，否則，InnoDB將使用表鎖！

在實(shí)際應用中，要特別注意InnoDB行鎖的這一特性，不然的話(huà)，可能導致大量的鎖沖突，從而影響并發(fā)性能。下面通過(guò)一些實(shí)際例子來(lái)加以說(shuō)明。

（1）在不通過(guò)索引條件查詢(xún)的時(shí)候，InnoDB確實(shí)使用的是表鎖，而不是行鎖。

在如表20-9所示的例子中，開(kāi)始tab_no_index表沒(méi)有索引：

mysql> create table tab_no_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;

Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)

mysql> insert into tab_no_index values(1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');

Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)

Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

表20-9   InnoDB存儲引擎的表在不使用索引時(shí)使用表鎖例子

在如表20 -9所示的例子中，看起來(lái)session_1只給一行加了排他鎖，但session_2在請求其他行的排他鎖時(shí)，卻出現了鎖等待！原因就是在沒(méi)有索引的情況下，InnoDB只能使用表鎖。當我們給其增加一個(gè)索引后，InnoDB就只鎖定了符合條件的行，如表20-10所示。

創(chuàng )建tab_with_index表，id字段有普通索引：

mysql> create table tab_with_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;

Query OK, 0 rows affected (0.15 sec)

mysql> alter table tab_with_index add index id(id);

Query OK, 4 rows affected (0.24 sec)

Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

表20-10   InnoDB存儲引擎的表在使用索引時(shí)使用行鎖例子

（2）由于MySQL的行鎖是針對索引加的鎖，不是針對記錄加的鎖，所以雖然是訪(fǎng)問(wèn)不同行的記錄，但是如果是使用相同的索引鍵，是會(huì )出現鎖沖突的。應用設計的時(shí)候要注意這一點(diǎn)。

在如表20-11所示的例子中，表tab_with_index的id字段有索引，name字段沒(méi)有索引：

mysql> alter table tab_with_index drop index name;

Query OK, 4 rows affected (0.22 sec)

Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> insert into tab_with_index  values(1,'4');

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> select * from tab_with_index where id = 1;

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

| id   | name |

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

| 1    | 1    |

| 1    | 4    |

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

2 rows in set (0.00 sec)

表20-11 InnoDB存儲引擎使用相同索引鍵的阻塞例子       

（3）當表有多個(gè)索引的時(shí)候，不同的事務(wù)可以使用不同的索引鎖定不同的行，另外，不論是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引，InnoDB都會(huì )使用行鎖來(lái)對數據加鎖。

在如表20-12所示的例子中，表tab_with_index的id字段有主鍵索引，name字段有普通索引：

mysql> alter table tab_with_index add index name(name);

Query OK, 5 rows affected (0.23 sec)

Records: 5  Duplicates: 0  Warnings: 0

表20-12  InnoDB存儲引擎的表使用不同索引的阻塞例子

（4）即便在條件中使用了索引字段，但是否使用索引來(lái)檢索數據是由MySQL通過(guò)判斷不同執行計劃的代價(jià)來(lái)決定的，如果MySQL認為全表掃描效率更高，比如對一些很小的表，它就不會(huì )使用索引，這種情況下InnoDB將使用表鎖，而不是行鎖。因此，在分析鎖沖突時(shí)，別忘了檢查SQL的執行計劃，以確認是否真正使用了索引。關(guān)于MySQL在什么情況下不使用索引的詳細討論，參見(jiàn)本章“索引問(wèn)題”一節的介紹。

在下面的例子中，檢索值的數據類(lèi)型與索引字段不同，雖然MySQL能夠進(jìn)行數據類(lèi)型轉換，但卻不會(huì )使用索引，從而導致InnoDB使用表鎖。通過(guò)用explain檢查兩條SQL的執行計劃，我們可以清楚地看到了這一點(diǎn)。

例子中tab_with_index表的name字段有索引，但是name字段是varchar類(lèi)型的，如果where條件中不是和varchar類(lèi)型進(jìn)行比較，則會(huì )對name進(jìn)行類(lèi)型轉換，而執行的全表掃描。

mysql> alter table tab_no_index add index name(name);

Query OK, 4 rows affected (8.06 sec)

Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> explain select * from tab_with_index where name = 1 \G

*************************** 1. row ***************************

           id: 1

  select_type: SIMPLE

        table: tab_with_index

         type: ALL

possible_keys: name

          key: NULL

      key_len: NULL

          ref: NULL

         rows: 4

        Extra: Using where

1 row in set (0.00 sec)

mysql> explain select * from tab_with_index where name = '1' \G

*************************** 1. row ***************************

           id: 1

  select_type: SIMPLE

        table: tab_with_index

         type: ref

possible_keys: name

          key: name

      key_len: 23

          ref: const

         rows: 1

        Extra: Using where

1 row in set (0.00 sec)

間隙鎖（Next-Key鎖）

當我們用范圍條件而不是相等條件檢索數據，并請求共享或排他鎖時(shí)，InnoDB會(huì )給符合條件的已有數據記錄的索引項加鎖；對于鍵值在條件范圍內但并不存在的記錄，叫做“間隙（GAP)”，InnoDB也會(huì )對這個(gè)“間隙”加鎖，這種鎖機制就是所謂的間隙鎖（Next-Key鎖）。

舉例來(lái)說(shuō)，假如emp表中只有101條記錄，其empid的值分別是 1,2,...,100,101，下面的SQL：

Select * from  emp where empid > 100 for update;

是一個(gè)范圍條件的檢索，InnoDB不僅會(huì )對符合條件的empid值為101的記錄加鎖，也會(huì )對empid大于101（這些記錄并不存在）的“間隙”加鎖。

InnoDB使用間隙鎖的目的，一方面是為了防止幻讀，以滿(mǎn)足相關(guān)隔離級別的要求，對于上面的例子，要是不使用間隙鎖，如果其他事務(wù)插入了empid大于100的任何記錄，那么本事務(wù)如果再次執行上述語(yǔ)句，就會(huì )發(fā)生幻讀；另外一方面，是為了滿(mǎn)足其恢復和復制的需要。有關(guān)其恢復和復制對鎖機制的影響，以及不同隔離級別下InnoDB使用間隙鎖的情況，在后續的章節中會(huì )做進(jìn)一步介紹。

很顯然，在使用范圍條件檢索并鎖定記錄時(shí)，InnoDB這種加鎖機制會(huì )阻塞符合條件范圍內鍵值的并發(fā)插入，這往往會(huì )造成嚴重的鎖等待。因此，在實(shí)際應用開(kāi)發(fā)中，尤其是并發(fā)插入比較多的應用，我們要盡量?jì)?yōu)化業(yè)務(wù)邏輯，盡量使用相等條件來(lái)訪(fǎng)問(wèn)更新數據，避免使用范圍條件。

還要特別說(shuō)明的是，InnoDB除了通過(guò)范圍條件加鎖時(shí)使用間隙鎖外，如果使用相等條件請求給一個(gè)不存在的記錄加鎖，InnoDB也會(huì )使用間隙鎖！

在如表20-13所示的例子中，假如emp表中只有101條記錄，其empid的值分別是1,2,......,100,101。

表20-13                InnoDB存儲引擎的間隙鎖阻塞例子