全面深入理解MySQL自增锁

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2.5 自增锁

MySQL的自增锁是指在使用自增主键(Auto Increment)时,为了保证==唯一性和正确性==,系统会对自增字段进行加锁。这样可以确保同时插入多条记录时,每条记录都能够获得唯一的自增值。

2.5.1 表的插入数据方式

我们之前在表中插入数据都是用最基本的insert,但insert语句的用法用很多,另外MySQL还提供replace语句,允许对表中的数据进行替换;

  • insert用法:
sql 复制代码
drop table if exists t3;

CREATE TABLE `t3`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT=1;

insert into t3 values(1,20);
insert into t3 values(2,25);

drop table if exists t4;

CREATE TABLE `t4`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT=1;

-- 插入记录,如果存在这条记录就报错(主键唯一)
insert into t4 values(10,20);
insert into t4 values(11,20),(12,21),(13,22);
insert into t4 set id=14,age=25;
insert into t4 select * from t3;
  • replace用法:
sql 复制代码
delete from t4;

-- 如果没有这条记录就新增,有这条记录就修改
replace into t4 values(1,20);  
replace into t4 set id=10,age=100 ;
replace into t4 select * from t3;

2.5.1 insert的不同类型

1)Simple inserts

简单插入模式

  • 示例:
sql 复制代码
insert into table_name values(xxx);
  • 特点:可以提前确定要插入的行数

2)Bulk inserts

批量插入模式,包含insert...select、replace select、load data等语句;

  • 示例:
sql 复制代码
insert into t4 select * from t3;
replace into t4 select * from t3;

Tips:load data属于海量数据插入,暂时不演示

  • 特点:事先不知道要插入的行数,以及所需的自动增量值的数量

3)Mixed-mode

该模式也属于Simple Inserts

  • 示例:
sql 复制代码
insert into table_name values(xxxx),(xxxx),(xxxx);
  • 特点:为一些(但不是全部)新行指定自动增量值

2.5.2 自增锁原理

1)插入原理

MySQL自增锁的实现机制是使用了一个名为"auto-increment lock"的互斥锁。当使用INSERT语句插入一条新记录时,MySQL会自动为自增字段加锁,防止其他并发的插入操作同时获取相同的自增值。这个锁是在内部实现的,不需要用户手动创建或管理。

自增锁确保了插入记录的唯一性和正确性,避免了并发插入产生冲突。但同时也会带来一些性能上的影响,因为并发插入操作需要等待锁的释放。因此,在高并发的场景下,可能需要考虑使用其他方案来避免自增锁成为瓶颈。

注意:自增锁跟事务无关,即使多个insert语句存在同一个事务中,每次insert都会申请最新的自增锁来获取最新的AUTO_INCREMENT值;自增锁保持到insert语句结束,而不是事务结束;

2)自增锁表锁

需要注意的是,自增锁是基于表级别的,而不是行级别的 。这意味着在同一时刻针对于同一张表只能有一个线程在插入记录(前提是需要increment来分配id),并且每个表都有一个自己独立的自增锁。

2.5.3 自增锁的模式

和自增锁相关的一个参数为(5.1.22版本之后加入)innodb_autoinc_lock_mode:可以设定3个值,0,1,2

sql 复制代码
show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode';
  • 0:traditional(传统模式):每次insert都会产生表级别的自增锁,能够绝对保证insert的插入顺序,但并发能力较弱;
  • 1:consecutive(连续模式):对于Simple Inserts能够产生一个轻量级的页面锁来保证insert的连续插入;对于Bulk Inserts无法确定插入的行数时采用表级别自增锁来保证insert的连续插入;
  • 2:interleaved(交叉模式):不采用表锁,来一个insert处理一个,并发能力最高,但可能会造成insert分配的id顺序不一致;

Tips:参数只控制InnoDB引擎的设置,所有MyISAM均为traditional ,每次均会进行表锁。只有Innodb会视参数不同而产生不通的锁。

1)traditional(传统模式)

在传统模式下,不管是在执行Simple inserts还是Bulk inserts时每个insert获取自增锁时都会触发表锁,在某个insert没有释放表锁之前其他线程/进程均不可获取自增锁;虽然传统模式保证了多个insert插入的连续性但实际上并发插入属于串行化,性能较低;

Tips:再次说明,自增锁是执行insert时获取auto_increment值时才会申请,获取到auto_increment值时就会立即释放,跟事务无关;

2)consecutive(连续模式)

在连续模式下,InnoDB会根据当前执行的insert语句来判断是否使用表级别自增锁。这也是InnoDB的默认值;

  • Simple inserts:InnoDB能够预先知道要插入的行数,因此产生的自增锁只会锁住对应的那些id(页锁),避免表级别的自增锁
  • Bulk Inserts:InnoDB无法预知要插入的行,触发表级别自增锁

【Simple Inserts】

【Bulk Inserts】

3)interleaved(交叉模式)

在交叉模式下,所有的insert语句都不会使用自增锁(悲观锁),而是采用一个轻量级的mutex(乐观锁),来一个insert立即处理,在生成insert语句完毕后检查id是否被其他线程/进程使用,如果已经被使用则重新获取id;这样一来,多条 INSERT 语句可以并发的执行,因此交叉模式并发量最高,但对于同一个语句来说它所得到的auto_increment值可能不是连续的。

  • 交叉模式示意图:

【模拟交叉模式并发插入情况】

步骤①:Thread-01线程执行insert获取到auto_increment值为10

步骤②:与此同时Thread-02线程也获取到10

步骤③:然后又回到Thread-01线程对auto_increment值+1,此时auto_increment为11

步骤④:然后Thread-02线程也对auto_increment+1,此时auto_increment为12

步骤⑤:Thread-01线程校验id值是否被其他线程使用过,校验结果:未被其他线程使用过,执行插入

步骤⑥:Thread-01线程校验id值是否被其他线程使用过,校验结果:已经被其他线程使用过,本次操作取消;

最终Thread-01线程先将auto_increment值写入插入字段中,Thread-02线程将auto_increment写入字段中发现该字段已经被其他线程使用过,因此本次操作取消;但auto_increment值已经变为12;下一次执行insert的线程获取auto_increment值将会获取到12,auto_increment为11这一次就这样跳过了;

【交叉模式的注意事项】

由于交叉模式所带来的id不连续问题,在搭建有MySQL主从复制的架构并且binlog日志格式为SBR时会出现主从数据不一致问题;

原因:当Master接收高并发量的insert语句时会将insert语句记录到binlog日志中,这些binlog日志被发送到Slave时Slave将会并发执行这些SQL语句,很有可能导致Slave执行这些语句的顺序和当初Master执行的顺序一致,导致主从分配的id不一致,因此在MySQL主从复制时从服务器应禁止使用交叉模式;

2.5.4 自增步长控制

一般我们在创建表的时候id起始值为1,通过AUTO_INCREMENT可以设置其值;

sql 复制代码
drop table if exists t3;
CREATE TABLE `t3`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT=1;

-- 在创建表后也可以通过SQL语句修改auto_increment
alter table t3 auto_increment=20;

自增幅度由以下两个参数进行控制:

sql 复制代码
-- 自增的步长
set auto_increment_increment=2;			-- 默认1

可以通过函数获取最后一个插入的id:

sql 复制代码
select last_insert_id();

【测试】

session-01 session-02
begin;
begin;
insert into t3 values(null,1);
insert into t3 values(null,1);
rollback;
commit;

最终session-02插入的那条记录id为2;

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