27. 锁

• 1. MySQL 锁概述
• 2. MyISAM 表锁
  • 2.1 查询表级锁争用情况
  • 2.2 MySQL 表级锁的锁模式
  • 2.3 如何加表锁
  • 2.4 并发插入（Concurrent Inserts）
  • 2.5 MyISAM 的锁调度
• 3. InnoDB 锁
  • 3.1 事务
  • 3.2 获取 InnoDB 行锁争用情况
  • 3.3 锁的类型
    • 3.3.1 行锁：共享锁与排它锁
    • 3.3.2 表级锁：意向锁
    • 3.3.3 记录锁 Record Lock
    • 3.3.4 间隙锁 Gap Lock
    • 3.3.5 Next-Key Lock
  • 3.4 何时加锁
  • 3.5 InnoDB 行锁实现方式
  • 3.6 恢复和复制的需要，对 InnoDB 锁机制的影响
  • 3.7 不同隔离级别下的一致性读及锁的差异
  • 3.8 什么时候使用表锁
  • 3.9 死锁
• 4. 小结

1. MySQL 锁概述

相对其他数据库而言， MySQL的锁机制比较简单， 其最显著的特点是不同的存储引擎支持不 同的锁机制。

三种锁特性：

• 表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
• 行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
• 页面锁： 开销和加锁时间界于表锁和行锁之间； 会出现死锁； 锁定粒度界于表锁和行锁 之间，并发度一般。

仅从锁的角度来说： 表级锁更适合于以查询为主， 只有少量按索引条件更新数据的应用， 如 Web 应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。

2. MyISAM 表锁

MyISAM 存储引擎只支持表锁。

2.1 查询表级锁争用情况

通过检查 table_locks_waited 和 table_locks_immediate 状态变量来分析系统上的表锁定争夺：

MariaDB [MYISAM_TEST]> SHOW STATUS LIKE "TABLE%";
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 84    |
| Table_locks_waited    | 0     |
+-----------------------+-------+

Table_locks_waites 越大，争夺情况越严重。

2.2 MySQL 表级锁的锁模式

MySQL 的表级锁有两种模式： 表共享读锁 （Table Read Lock） 和表独占写锁 （Table Write Lock）。

可见， 对 MyISAM 表的读操作， 不会阻塞其他用户对同一表的读请求， 但会阻塞对同一表的 写请求；对 MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；MyISAM 表的读操作与写操作之间，以及写操作之间是串行的！

2.3 如何加表锁

MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作 （UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁。

给 MyISAM 表显示加锁， 一般是为了在一定程度模拟事务操作， 实现对某一时间点多个表的 一致性读取。例：

Lock tables orders read local, order_detail read local;
Select sum(total) from orders;
Select sum(subtotal) from order_detail;
Unlock tables;

Important

在用 LOCK TABLES 给表显式加表锁时，必须同时取得所有涉及到表的锁，并且 MySQL 不 支持锁升级。在执行 LOCK TABLES 后，只能访问显式加锁的这些表，不能访问未加锁的表；同时，如果加的是读锁，那么只能执行查询操作，而不能执行更新操作。 MyISAM 总是一次获得 SQL 语句所需要的全部锁，这也正是不会出现死锁的原因。

Warning

当使用 LOCK TABLES 时，不仅需要一次锁定用到的所有表，而且，同一个表在 SQL 语句 中出现多少次，就要通过与 SQL 语句中相同的别名锁定多少次，否则也会出错！
正确写法：mysql> lock table actor as a read,actor as b read;

2.4 并发插入（Concurrent Inserts）

在一定条件下，MyISAM 表也支持查询和插入操作的并发进行（删除和更新操作会阻塞！）。

控制该权限的系统变量是concurrent_insert：

• 设置为0时，不允许并发插入。
• 设置为1时，如果MyISAM表中没有空洞（即表的中间没有被删除的行）， MyISAM允许在一个进程读表的同时，另一个进程从表尾插入记录。这也是 MySQL 的默认设置。
• 设置为2时，无论MyISAM表中有没有空洞，都允许在表尾并发插入记录。

2.5 MyISAM 的锁调度

即使读请求先到锁等待队列， 写请求后到， 写锁也会插到读锁请求之前！这是因为 MySQL 认为写请求一般比读请求优先级更高。

这也正是 MyISAM 表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因， 因为大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁， 从而可能永远阻塞。如何调节：

• 通过指定启动参数 low-priority-updates，使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
• 通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使该连接发出的更新请求优先级降低。

• 通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性，降低该语句的优先级。

• 给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL就暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。

应用中应尽量避免出现长时间运行的查询操作，不要总想用一条SELECT语句来解决问题。

3. InnoDB 锁

3.1 事务

参考6. 事务

3.2 获取 InnoDB 行锁争用情况

检查状态变量InnoDB_row_lock：

MariaDB [blog]> 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     |
+-------------------------------+-------+

还可以通过设置InnoDB Monitors 来进一步观察发生锁冲突的表、数据行等，并分析锁争用的原因。更多监视器（标准监视器、锁监视器、表空间监视器、表监视器）

-- 通过建表语句开启监视器
CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE=INNODB;
-- 用下面的语句来进行查看
SHOW ENGINE INNODB STATUS\G;
-- 通过删表语句停止监视器
DROP TABLE innodb_monitor;

如果开启了锁监视器InnoDB Lock Monitor，输出也会包括它。

如果开启了监视器，每过15s，会向mysqld服务的标准错误输出stderr。具体输出到哪里根据操作系统决定：

• Windows：stderr重定向到默认的日志文件
• Unix&Unix-like：stderr通常被定向到终端

两者都可以通过配置改变。

3.3 锁的类型

3.3.1 行锁：共享锁与排它锁

• shared (S) lock ：允许持有锁的事务读取一行。允许其他事务读取锁定对象和获取共享锁，但是不能写入。
• exclusive (X) lock ：允许持有锁的事务更新或删除行。阻止任何其他的事务锁定同一行。

如果事务T1获取了r行的共享锁，从独立的事务T2获取r行的锁请求的处理方式如下：

• T2发出的共享锁请求可以立即被满足。T1与T2都持有r行的共享锁。
• T2发出的排它锁请求不能立即满足。

如果事务T1获取了r行的排它锁，从独立的事务T2获取r行的锁请求不能被满足。只能等待T1释放在r行的锁。

3.3.2 表级锁：意向锁

InnoDB支持多粒度锁定（multiple granularity locking），允许行锁与表锁共存。

它指示事务稍后对表中的行所需的锁（共享S或独占X）类型。For example, a statement such as LOCK TABLES ... WRITE takes an exclusive lock (an X lock) on the specified table.

• intention shared lock (IS)：表示事务打算在表中的各个行上设置共享锁。
• intention exclusive lock (IX)：与上述类似。

For example, SELECT ... LOCK IN SHARE MODE sets an IS lock, and SELECT ... FOR UPDATE sets an IX lock.

意图锁定协议如下：

• 在事务获取一行的S之前，必须获取表的IS锁或更高等级的锁。
• 在事务获取一行的X之前，必须获取表的Ix锁。

表级锁类型兼容性：

当前锁模式↓ 请求锁模式→	X	IX	S	IS
X	Conflict	Conflict	Conflict	Conflict
IX	Conflict	Compatible	Conflict	Compatible
S	Conflict	Conflict	Compatible	Compatible
IS	Conflict	Compatible	Compatible	Compatible

事务的锁请求如果和已存在的锁兼容则会被满足。

可通过监视器输出语句查看：SHOW ENGINE INNODB STATUS

3.3.3 记录锁 Record Lock

记录锁是一个索引记录上的锁。例如，SELECT c1 FROM t WHERE c1 = 10 FOR UPDATE;阻止任何其他事务在c1 = 10行的插入、删除、更新。

即使定义了没有索引的表，记录锁也始终锁定索引记录。

3.3.4 间隙锁 Gap Lock

在索引记录之间的间隙或在第一个之前或最后一个索引记录之后的间隙上的锁。不论记录存在与否都会阻止其它事务的插入操作，因为该范围内所有现有值之间的间隙是锁定的。

间隙可能跨越单个索引值，多个索引值，甚至可能为空。

3.3.5 Next-Key Lock

一个next-key锁是一条索引记录的记录锁与在此记录之前的间隙的间隙锁的组合。

InnoDB执行行级锁定，当它搜索或扫描一张表的索引时，在它命中的索引记录上设置共享锁或排它锁。

Warning

在使用范围条件检索并锁定记录时，InnoDB 这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入， 这往往会造成严重的锁等待。
InnoDB 除了通过范围条件加锁时使用间隙锁外，如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁，InnoDB 也会使用间隙锁！

3.4 何时加锁

意向锁是 InnoDB 自动加的， 不需用户干预。 对于 UPDATE、 DELETE 和 INSERT 语句， InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；对于普通 SELECT 语句，InnoDB 不会加任何锁；事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。

• 共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
• 排他锁（X)：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

用 SELECT ... IN SHARE MODE获得共享锁，主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行 UPDATE 或者 DELETE 操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作， 则很有可能造成死锁， 对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用 SELECT... FOR UPDATE 方式获得排他锁。

3.5 InnoDB 行锁实现方式

InnoDB 行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的。

Important

只有通过索引条件检索数据，InnoDB 才使用行级锁，否则，InnoDB 将使用表锁！

• 虽然是访问不同行的记录， 但是如果是使用相同的索引键（即，使用同一条索引记录），是会出现锁冲突的（阻塞）。

• 当表有多个索引的时候，不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行，另外，不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引，InnoDB 都会使用行锁来对数据加锁。即，如果使用了不同的索引访问了同一条数据，也会造成阻塞。

• 即便在条件中使用了索引字段， 但是否使用索引来检索数据是由MySQL 通过判断不同执行计划的代价来决定的。不使用索引的情况下InnoDB 将使用表锁，而不是行锁。

3.6 恢复和复制的需要，对 InnoDB 锁机制的影响

MySQL 的恢复机制（复制其实就是在 Slave Mysql 不断做基于 BINLOG 的恢复）有以下特点:

• MySQL 的恢复是 SQL 语句级的，也就是重新执行 BINLOG 中的 SQL 语句。这与Oracle 数据库不同，Oracle 是基于数据库文件块的。
• MySQL 的 Binlog 是按照事务提交的先后顺序记录的， 恢复也是按这个顺序进行的。这点也与 Oralce 不同，Oracle 是按照系统更新号（System Change Number，SCN）来恢复数据的，每个事务开始时，Oracle 都会分配一个全局唯一的 SCN，SCN 的顺序与事务 开始的时间顺序是一致的。

从上面两点可知，MySQL 的恢复机制要求：在一个事务未提交前，其他并发事务不能插入满足其锁定条件的任何记录，也就是不允许出现幻读，实际上是要求事务要串行化。

Warning

Insert into target_tab select * from source_tab where ...和create table new_tab ...select ... From source_tab where ...时会给 source_tab 加锁。 还要特别说明的是， 如果上述语句的 SELECT 是范围条件， InnoDB 还会给源表加间隙锁 （Next-Lock）。
INSERT...SELECT...和CREATE TABLE...SELECT...语句，可能会阻止对源表的并发更新， 造成对源表锁的等待。MySQL将这种SQL叫作不确定（non-deterministic）的SQL，不推荐使用。

如果应用中一定要用这种 SQL 来实现业务逻辑，又不希望对源表的并发更新产生影响，可以采取以下两种措施：

• 一是采取上面示例中的做法，将 innodb_locks_unsafe_for_binlog的值设置为on ，强制 MySQL 使用多版本数据一致性读。但付出的代价是可能无法用 binlog 正确地恢复或复制数据，因此，不推荐使用这种方式。
• 二是通过使用 select * from source_tab ... Into outfile 和 load data infile ...语句组合来间接实现，采用这种方式 MySQL 不会给 source_tab 加锁。

3.7 不同隔离级别下的一致性读及锁的差异

3.8 什么时候使用表锁

对于 InnoDB 表，在绝大部分情况下都应该使用行级锁，因为事务和行锁往往是我们之所以选择 InnoDB 表的理由。但在个别特殊事务中，也可以考虑使用表级锁：

• 事务需要更新大部分或全部数据，表又比较大
• 事务涉及多个表，比较复杂，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。

在 InnoDB 下，使用表锁要注意以下两点：

• 仅当 autocommit=0 、innodb_table_locks=1（默认设置）时，InnoDB 层才能知道 MySQL 加的表锁。

• 在用 LOCK TABLES 对 InnoDB 表加锁时要注意，要将 AUTOCOMMIT设为 0，否则 MySQL 不会给表加锁； 事务结束前， 不要用 UNLOCK TABLES 释放表锁， 因为 UNLOCK TABLES 会隐含地提交事务；COMMIT 或 ROLLBACK 并不能释放用 LOCK TABLES 加的表级锁，必须用 UNLOCK TABLES 释放表锁。

-- 例如，如果需要写表 t1 并从表 t 读，可以按如下做： 
SET AUTOCOMMIT=0;
LOCK TABLES t1 WRITE, t2 READ, ...;
[do something with tables t1 and t2 here];
COMMIT;
UNLOCK TABLES

3.9 死锁

MyISAM 总是一次获得所需的全部锁，要么全部满足，要么等待，因此不会出现死锁。

InnoDB中， 除单个 SQL 组成的事务外，锁是逐步获得的，这就决定了在 InnoDB 中发生死锁是可能的。

​ 发生死锁后，InnoDB 一般都能自动检测到，并使一个事务释放锁并回退，另一个事务获得锁，继续完成事务。但在涉及外部锁，或涉及表锁的情况下，InnoDB 并不能完全自动检测 到死锁， 这需要通过设置锁等待超时参数 innodb_lock_wait_timeout来解决。

​ 通常来说，死锁都是应用设计的问题，通过调整业务流程、数据库对象设计、事务大小，以及访问数据库的 SQL 语句，绝大部分死锁都可以避免。

避免死锁的常用方法：

1. 在应用中，如果不同的程序会并发存取多个表，应尽量约定以相同的顺序来访问表，这样可以大大降低产生死锁的机会。
2. 在程序以批量方式处理数据的时候，如果事先对数据排序，保证每个线程按固定的顺序来处理记录，也可以大大降低出现死锁的可能。
3. 如果要更新记录，应该直接申请足够级别的锁，即排他锁，而不应先申请共享锁， 更新时再申请排他锁， 因为当用户申请排他锁时， 其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁，从而造成锁冲突，甚至死锁。
4. 在 REPEATABLE-READ 隔离级别下，如果两个线程同时对相同条件记录用 SELECT...FOR UPDATE 加排他锁， 在没有符合该条件记录情况下， 两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在，就试图插入一条新记录，如果两个线程都这么做，就会出现死锁。这种情况下，将隔离级别改成READ COMMITTED，就可避免问题。

在程序设计中总是捕获并处理死锁异常是一个很好的编程习惯。

如果出现死锁， 可以用 SHOW INNODB STATUS 命令来确定最后一个死锁产生的原因。 返回结果中包括死锁相关事务的详细信息。

4. 小结

对于 MyISAM 的表锁：

• 共享读锁（S）之间是兼容的，但共享读锁（S）与排他写锁（X）之间，以及排他写锁（X）之间是互斥的，也就是说读和写是串行的。
• 在一定条件下，MyISAM 允许查询和插入并发执行，我们可以利用这一点来解决应用中对同一表查询和插入的锁争用问题。
• MyISAM 默认的锁调度机制是写优先，这并不一定适合所有应用，用户可以通过设置 LOW_PRIORITY_UPDATES 参数， 或在 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 语句中指定LOW_PRIORITY 选项来调节读写锁的争用。
• 由于表锁的锁定粒度大， 读写之间又是串行的， 因此， 如果更新操作较多， MyISAM 表可能会出现严重的锁等待，可以考虑采用 InnoDB 表来减少锁冲突。

对于 InnoDB 表：

• InnoDB 的行锁是基于锁引实现的， 如果不通过索引访问数据， InnoDB 会使用表锁。
• 在不同的隔离级别下，InnoDB 的锁机制和一致性读策略不同。
• MySQL 的恢复和复制对 InnoDB 锁机制和一致性读策略也有较大影响。
• 锁冲突甚至死锁很难完全避免。

可以通过设计和 SQL 调整等措施减少锁冲突和死锁，包括：

• 尽量使用较低的隔离级别；
• 精心设计索引， 并尽量使用索引访问数据， 使加锁更精确， 从而减少锁冲突的机会；
• 选择合理的事务大小，小事务发生锁冲突的几率也更小；
• 给记录集显示加锁时， 最好一次性请求足够级别的锁。 比如要修改数据的话， 最好直接申请排他锁，而不是先申请共享锁，修改时再请求排他锁，这样容易产生死锁；
• 不同的程序访问一组表时， 应尽量约定以相同的顺序访问各表， 对一个表而言， 尽可能以固定的顺序存取表中的行。这样可以大大减少死锁的机会；
• 尽量用相等条件访问数据，这样可以避免间隙锁对并发插入的影响；
• 不要申请超过实际需要的锁级别；除非必须，查询时不要显示加锁；
• 对于一些特定的事务，可以使用表锁来提高处理速度或减少死锁的可能。