MySQL InnoDB 的锁机制

引言

锁是数据库管理并发访问的另一种核心机制,与 MVCC 相辅相成。本文将系统梳理 MySQL InnoDB 中锁的粒度、类型和工作原理,并深入探讨它如何与事务隔离级别配合,共同保障数据的一致性和完整性。

一、 锁的粒度:由粗到细

InnoDB 支持多种粒度的锁,允许系统在锁开销和数据安全性之间进行权衡:

  1. 全局锁:锁定整个数据库实例,主要用于全库逻辑备份,影响巨大。

  2. 表级锁:锁定整张表,主要包括:

    • 元数据锁 (MDL):由 Server 层实现,保证读写的表结构一致性。

    • 意向锁 (Intention Locks) :一种表级锁,用于快速判断表内是否有行锁。它表明"一个事务想要在表中的某些行上获取共享锁或排他锁"。

      • 意向共享锁 (IS) :事务打算给某些行加S锁

      • 意向排他锁 (IX) :事务打算给某些行加X锁

    • AUTO-INC 锁:一种特殊的表级锁,用于在插入时生成自增列的值。在 MySQL 8.0 中,轻量级模式已大幅减少其影响。

  3. 行级锁:InnoDB 并发能力的核心,锁定索引记录。

二、 行级锁的三种算法

行锁是 InnoDB 的精髓,它包含三种算法,用于在不同场景下防止幻读和数据冲突:

  1. 记录锁 (Record Lock) :锁定索引中的一条具体记录

  2. 间隙锁 (Gap Lock) :锁定索引记录之间的间隙 (开区间),防止其他事务在这个间隙中插入新记录,从而有效防止幻读

  3. 临键锁 (Next-Key Lock)记录锁 + 间隙锁 的组合,锁定一个记录及其前面的间隙(左开右闭区间)。它是 InnoDB 在 可重复读 (RR) 隔离级别下默认的行锁算法。

三、 锁的兼容性与死锁

  • 共享锁 (S) 与排他锁 (X):基本的行锁类型。

    • S锁 (读锁):允许其他事务读,但不能写。SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 会加 S锁。

    • X锁 (写锁):不允许其他事务读(当前读)或写。UPDATE, DELETE, INSERT, SELECT ... FOR UPDATE 会加 X锁。

    • S锁与S锁兼容,S锁与X锁、X锁与X锁互斥。

  • 死锁:不同的事务以不同的顺序请求和持有锁,导致互相等待。InnoDB 有死锁检测机制,会自动选择回滚其中一个代价较小的事务。

四、 锁与隔离级别的实战

锁的使用策略与隔离级别密不可分:

  • READ COMMITTED (RC)

    • 快照读:使用 MVCC,无锁。

    • 当前读FOR UPDATE等)及写操作 :仅使用记录锁。因为不加间隙锁,所以无法避免幻读。

  • REPEATABLE READ (RR)

    • 快照读:使用 MVCC,无锁。

    • 当前读写操作 :使用临键锁(Next-Key Lock),通过在搜索范围内加锁,彻底杜绝幻读。(特例:唯一索引的唯一查询会退化为记录锁)。

  • SERIALIZABLE (可串行化)

    • 所有读操作(即使是普通 SELECT)都会自动转换为 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE,即加共享锁。读写严重互斥,并发性能最低。

五、 特殊锁:插入意向锁 (Insert Intention Locks)

这是一种特殊的间隙锁 ,不是表级意向锁。它在执行 INSERT 操作前设置,表示想往某个间隙里插入一条记录。它的存在是为了提高并发插入的性能:

  • 多个事务可以在同一个间隙上同时持有插入意向锁(只要插入的位置不同)。

  • 但它会与独占的间隙锁/临键锁冲突。这正是防止幻读的关键:一个事务持有间隙锁,另一个事务的插入意向锁就会被阻塞。

更多资料:0voice · GitHub

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