看如下一条sql语句:
# table T (id int, name varchar(20))
delete from T where id = 10;
MySQL在执行的过程中,是如何加锁呢?
在看下面这条语句:
select * from T where id = 10;
那这条语句呢?其实这其中包含太多知识点了。要回答这两个问题,首先需要了解一些知识。
相关知识介绍
多版本并发控制
在MySQL默认存储引擎InnoDB中,实现的是基于多版本的并发控制协议——MVCC(Multi-Version Concurn t 9 L 2 k o m Orency Control)(注:与MVVC相对的,是基于锁的并发控制,Lock-Based Concurrency Contrx T y P C X -ol)。其中MVCC最大的好处是:读不加锁,读写不冲突。在读多写少的OL: _ RTP应用中,读写不冲突是非常重要的,极大的提高了系统的并发性能,在现阶段,几乎所有的RDBMS,都支持MVCC。其实,MVCC就一句( j i x e话总结:同一份数据临时保存多个版本的一种方式,进而实现并发控制。
当前读和快照读
在MVCC并发控制中,读操作可以分为两类:快照读% @ # ( h与当前读。
快照读(简单的select4 f f J X 6 O ;操作):读取的是记录中的可见版本(可能是历史版本),不用[ ! x F M加锁。这你就知道第二个问题的答案了吧。
当前读(特殊的select操作、insert、delete和update):读取的是记录中最新版本,并且当前读返回. Y 2 n [ V b g的记录都会加上锁,这样保证了了其他事务不会再并发修改这条记录。
聚集索引
也叫做聚` e .簇索p ` !引。在InnoDB中,数据的组织方式就是聚簇索引:完整的记录,储存在主键索J l n R 3 T $ J t引中,通过主键索引,就可以获取记录中所有的列。
最左前缀原7 8 d 则
也就是最左优先,这条原则针对的是组合索引和前缀索引,理解:
1、在MySQL中,进行条件过滤时& ] j X 0 q -,是按照向右匹配直到遇到范围查询(>,<,between,like)就停止匹配,比如说a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a, b, c, d)顺序的索引,d是用不到索引的,如果建立(a, b, d, c)索引就都会用上,其中a,b,d的顺序可以任意调整。
2、= 和 in 可以乱序,比如 a = 1 and b = 2 and c = 3 建立(a, b, c)索引可以任意顺序,MySQL的查询优化器会优化索引可以识别的形式。
两阶段锁
传统的Rq T p f A R , WDMS加锁的一个原则,就是2PL(Two-Phase Locking,二阶段锁)。也就是说锁操作分为两个阶段:加锁阶段和解锁阶段,并且保证加锁阶段和解锁阶- 9 I S )段不想交。也就是说在一个事务中,不管有多少条增删改,都是在加锁阶段加锁,在 commit 后,进入解锁阶段,才会全部解锁。
隔离级别
MySQL/InnoDB中,定义了四种隔离级别:l + . 1 z S
Read Uncommitted:可以读K ^ +取未提交记录。此隔离级别不会使用。
Read Committed(RC):针对当前读,RC隔离级别保证了对读取到的记录加锁(记录锁),存在幻读现象i g M w p Z。
Repeatable Read(RR):针对当前读,RR隔离级别保证对读取到的记录加锁(记录锁),同时保证对读取的范围@ % O z加锁,新的满足查询条件的记录不能够插入(间隙锁),不存在幻读现象。
SerializabU M c cle:从MVCC并发控制退化为基于锁的并发控制。不区别快照读和当前读,所有U ] e _ W A F %的读操作都是当前P V ` - F , B 9读,读加读锁(S锁),写加写锁(X锁)。在该隔离级别下,读写冲突,因此并发性能急剧下降,在MySQL/InnoDB中不建议使用。
Gap锁和Next-Key锁
在InnoDB中完整行锁包含三部分:
记录锁(Record Lock):记录锁锁定索引中的一条记录。
间隙锁(Gap LoV m s z n | P : zck):间隙锁要么锁住索x P ~ G ` 2引记录中间的值,要么锁住第一个Y 1 | D * R索引记录前面2 p ] Q的值或最后一个索引记录后面的值。
Next-Key L- l ! Y k c r e }ock:Next-Key锁时索引记录上的记录锁和在记录之前的间隙锁的组合。
进行分析
了解完以上的小知识点,我们开始分析第一个问题。当看到这个问题的时候,你可能会毫不犹豫的说,加写锁啊。这答案也错也对,因为已知条件太少9 M % { 7。那么有那些需要已知的前提条件呢?
- 前提一:id列 2 g n p是不是主键?
- 前提二:当前系统的隔离级别是$ $ U j N什么?
- 前提三:id列如果不是主键,那么id列上有没有索引呢?
- 前提四:id列上如果有二级索引,那么是唯一索引吗?
- 前提五:SQL执行计划是什么?索引扫描?还是全表扫描
根据上面的前提条件,可以有九种组合,当然还没有列举完全。
- id列是主键,RC隔离级1 ! $ p d E W别
- id列是二级唯一索引,RC隔离级别
- id列是二级不唯一索引,RC隔离级别
- id列上没有索引,RC隔离级别
- id列是主键,RR隔离级别
- id列是二级唯一索引,RR隔离级别
- id列是二级不唯一索引,RR隔离级别
- id列上没有索引,RR隔离级别
组合一:id主键 + RC
这个组合是分析最简单的,到执行该语句时,只需要将主键id = 10的记录加上X锁。如下! s * ] & ; B ^ C图所示:
结论:id是主键是,此SQL语句只需要在id = 10这m g O条记录上加上X锁即可。
组合二:id唯一索引 + RC
这个组Q J m _ o , y合,id不是= Q H =主键,而是一个Uniqui 0 b ( R { ?e的二级索引键值。在RC隔离级别下,是怎么加锁的呢?看下图:
由于id是Unique索引,因此delete[ 7 ) L语句会选择走id列的索引进行where条件过滤,在找到id = 10的记录后,首先会将Unique索引上的id = 10的记录加上X锁,同时,会根据读取到的name列,回到主键索引(聚簇索引),然后将聚簇索引上的name = \'e\' 对应的主键索引项加X锁。
结论:若id列是Unique列,r ! X V其上有UniqueM V | @索引,那么SQL需要加两个X锁,一个对应于id Unique索引上的id = 10的记录,另一把锁对应于聚簇索引上的(name = \'e\', id = 10)的记录l ~ 。
组合三:id不唯一索引+RC
该组合中,id列不在唯一,而是个普} $ g u w ]通索引,那么当执行sq4 B _l语句时,MySQL又是如何加锁呢?看下图:U q c J U j K
由上图可以看出,首先,id列索引上,满足id = 10查询1 Z r ( W 6 8的记录,均加上X锁。同时,这些记录对应的主键索引上的记录也加上X锁。与组合er的唯一区别,组合二最多只有一个满足条$ D : ,件的记录,而在组合三中会将所有满足条件的记录全部加上锁3 _ A。
结论:若id列上有非唯一索引,那么对应的所有满足S? @ . hQL查询条件的记录,都会L @ N加上锁。y 5 N ` 3 ( ` . X同时,这些记录在v w } I H )主键索引上也会加上锁。
组合四:id无索引+RC
相对于前面的组合,该K c 3组合相对特殊,因为id列上无索引,所以在 where id = 10 这个查询条件下,没法通过索引来过滤,因此只能全表扫描做过滤。对于该组合,MySQL又会进行怎样的加锁呢?看下图:
由于id列上无索引,因此只能走聚簇索g g 8引,N J x W G 6 I = 进行全表扫描。由图可以看出满足条件的记录只有两条,但是,聚簇索引上的记录都会加上X锁。但在实际操作中,MySQL进行了改进,在进行过滤条件时,发现不满足条件后,会调用 unlock_row 方法,把不满足条件的记录放锁(违背了2PL原则)。这样做,保证了最后满足条, 7 a ~ . + =件的记录加上锁,但是每条记录的加锁操作是不能省略的。
结论:若id列上没有索引,MySQL会走聚簇索引进行全表扫描过滤。由于是在MySQl Server层面进行的。3 O = [ s因此每H z k o [ U条记录无论是否满足条件,都会加上X锁,但是,为了效率考虑h j E g,Mo P ) r { $ 5 F :ySQL在这方面进行了改进,在扫描过程中,r v $ 6 Y e 5 d若记录不满足过滤条件,会进行解锁操作。同时] S g ) J优化违背了2PL原则。
组合五:id主键+RR
该组合为iX F f H ! ; Td是主键,Repeatable Read隔离级别,针对于上述的SQL语句,加锁过程和组合一(id主键+RC)一致。
组合六j J J G c 1 +:id唯一索引- : H t z Q ?+RR
该组合与组合二的加锁过程一致。
组合七:id不唯一索引+RR
在组合一到组合四中= ) * s g x | y,隔离级别是f , B v ARead Committed下,会出( P ( B J 7现幻读情况,g ( 6但是在该组合Repeatable Read级别下,不会出现幻读情况,这是怎么回事呢?而MySQL又是如何给上b l o [述语句加锁呢?看下图:
该组合和组合三看起来很相似,但差别很大,在改组合中加入了一个间隙锁(Gap锁)。S h X 3 G c p } Y这个Gap锁就是相对于RC级别下,RR级别下不会出现幻读情况的3 X j 0 W 2 x * o关键。实质上,Gap锁不是针对于记录本身的,而是记录之间的Gap。所谓幻读,就是同一事务下,连续进行多次当前读,且读取一个范围内的记录(包括直接查询所有记录结果或者做聚合统计), 发现结果不一致(标准档案一般指记录增多, 记录的减少应该也算是幻读)。
那么该如何解决这个问题呢?如何保证多次当前读返回一致的记录,那么就需要在多个当前读之间,其他事务不会插入新的满足条件的记录并提交。为了实现该结果,Gap锁就应运而生。
如图所示,有些位置可以插入新的满足条件的记录,考虑到B+树的有序性,满足条件的记录一定是具有连续性的。} } K ^因此会在 [4, b],@ g u W [10, c], [10, d], [20, e] 之间加上Gap锁。
Insert操作时,如insert(10, aa),首先定位到 [4,_ f y q / u f r b], [10, c]间,然后插入在插入之前,| N ^ & I d )会检查该Gap是否加锁了,如果被锁上了,则Insert不能加入记录。因此通过第一次当前读,会把满足条件的记录加上X锁,还会加上三把Gap锁,将可能插入满足条件记录的3个Gap锁上,保证后续的Insert不能插入新的满足 id = 10 的记录,也就解决了幻读问题。
而在组合五,组合六中,同样是RR级w / 4 X ]别,但是不用加上Gap锁,在组合五中i, h : 6 X Q = xd是主键,) , U % T o组合六中idq o ) 7 7 ] a是Unique键,都能保证唯一性。一个等值查询,最多只能返回一条满足条件的记录,而且新的相同取值的记录是无法插入的。
结论:在RR隔离级别下,id列上有非唯一索引,对于上述的SQL语句;首先,通过id索引定位到第一条满足条件的记录x : L,给记录加上X锁,并且给Gap加| a 2上Gap锁,然后在主键聚簇索引上满足相同条件的l R $ r O记录加上X锁,然后返回;之后读取下一条记录重复进行。直至第一条出现F R 0 S d u不满足条件的记录,此时,不需要给记录加上X锁,但是需要给Gap加上Gap锁吗,最后返回Z H W z ^ * q M结果。
组合八:id无索引+RR
该组合中,id列上无索引,只能进行全表扫: 7 B 0 { e 4 ( U描,那么该如何加锁,看下图:
如图,可以看出这是一个很恐怖的事情,全表每条记录要加X锁,每个Gap加上Gap锁C F e / ! g N,如果表上存在大量数据时,又是什么情景呢?这种情况下,这个表,除了不加锁@ 7 w !的快照读,其他任何加锁的并发SQL,均不能执行,7 1 不能更新,删除,插入,这样,全表锁死。
当然,和组合四一样,MySQL进行了优化,就是semi-consistent r_ m X + K R aead。sG t s A q h P s Vemi-consistent read开启的情况下,对于不满足条件的记录,MySQL会提前放锁,同时Gap锁也会释放。而semi-consistent read是如何触发:要么在Read Commit w ] ]ted隔离级别下;要么在Repeatable Read隔离级别下,设置了 innodb_locks_unsafe_for_binlog 参数。
结论:在Repeatable Read隔离级别下,如果进行全表扫描的当前读,那么会锁上表上的所有记录,并$ { S且所有的Gap加上Gap锁,杜绝所有的 deleH $ U te/update/insert 操作。当然在M! ` W ! RySQL中,可以触发 semi-consistent read来缓解锁开销与并发$ w n L C影响,但是semi-consistent read本身也会带来其他的问题,不建议使用。
组合九:Serializc v ; 0 1 ; T ~able
在最后? { ? e 0 z [ $组合中,对于上p K g ! : t y n T诉的删除SQL语句,加锁过程和组合八一致。但是,对于查询语句(比如select * fr` A f / mom T1 where id = 10)来说,在b t Y . j 0 V 4 +RY U # d X z - %C,RR隔离级别下,都是快照读,不加锁。在Serializable隔离级别下,& R t n q ( A s无X H A ? n论是查询语句也会加锁,也就是说快照读不存在了,MVCC降级为Lock-BasedN r 4 L { ! 0 } CC? u 8 # 8 $ h A。
结论:在MySQL/InnoDB中,所谓的读不加锁,并不适用于所有的情况,而是和隔离级别有关。在Serializable隔离级别下,所有的操作都会加锁。
一条简单的删除语句加锁情况也就$ 0 |分析完成了,但是学习不止于此,还在继续,对于复杂SQL语Z Q s _ [ + E H m句又是如何加锁的呢?MySQL中的索引的M & O r 分析又是怎样的呢?性能分析、性能优化这些又是怎么呢?还需要进一步的学习探m % M _ B h索。