資料庫鎖機制

摘要： 併發控制 資料庫管理系統中的併發控制的任務是確保在多個事務同時存取資料庫中同一資料時不破壞事務的隔離性和統一性以及資料庫的統一性。 封鎖，時間戳，樂觀併發控制和悲觀併發控制是併發控制主要採用的技術手段 鎖 當併發事務同時訪問一個資源時，有可能導致資料不一致，...

併發控制

• 資料庫管理系統中的併發控制的任務是確保在多個事務同時存取資料庫中同一資料時不破壞事務的隔離性和統一性以及資料庫的統一性。
• 封鎖，時間戳，樂觀併發控制和悲觀併發控制是併發控制主要採用的技術手段

鎖

當併發事務同時訪問一個資源時，有可能導致資料不一致，因此需要一種機制來將資料訪問順序化，以保證資料庫資料的一致性。鎖就是其中的一種機制

鎖的分類

• 按照操作劃分，可分為DML鎖，DDL鎖
• 按鎖粒度劃分，可分為表級鎖，行級鎖，頁級鎖（mysql）
• 按鎖級別劃分，可分為共享鎖，排他鎖
• 按加鎖方式劃分，可分為自動鎖，顯示鎖
• 按使用方式劃分，可分為樂觀鎖，悲觀鎖

DML鎖用於保護資料的完整性，其中包括行級鎖（TX鎖），表級鎖（TM鎖）。DDL鎖用於保護資料庫物件的結構，如表，索引等的結構定義，其中包括排他DDL鎖，共享DDL鎖，可中斷解析鎖

行級鎖

• 行級鎖是Mysql中鎖定力度最細的一種鎖，表示只針對當前操作的行進行加鎖。行級鎖能大大減少資料庫操作的衝突。其加鎖粒度最小，但是加鎖的開銷也最大。行級鎖分為共享鎖 和排他鎖
• 特點：開銷大，加鎖慢；會出現死鎖；鎖定粒度最小，發生鎖衝突的概率最低，併發度也最高

表級鎖

• 表級鎖是Mysql中鎖定粒度最大的一種鎖，表示對當前操作的整張表加鎖，它實現簡單，資源消耗較少，被大部分Mysql引擎支援。最常見使用的MYISAM與INNODB都支援表級鎖定。表級鎖定分為表分享讀鎖（共享鎖） 和表獨佔寫鎖（排他鎖）
• 特點：開銷小，加鎖快；不會出現死鎖；鎖定粒度大，發出鎖衝突的概率最高，併發性最低

頁級鎖

• 頁級鎖是Mysql中鎖定粒度介於行級鎖和表級鎖中間的一種鎖。表級鎖速度快，但是衝突多，行級衝突少，但是速度慢。頁級鎖折中，以此鎖定相鄰的一組紀錄。BDB支援頁級鎖

Mysql常用儲存引擎的鎖機制

• MyISAM和MEMORY採用表級鎖
• BDB採用頁級鎖或表級鎖，預設是頁級鎖
• InnoDB支援行級鎖和表級鎖，預設為行級鎖

InnoDB的行鎖和表鎖

InnoDB引擎中既支援行鎖也支援表鎖，那麼什麼時候會鎖住整張表，什麼時候鎖住一行？？

• InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖實現的，這點Mysql跟Oracle不同，後者是通過在資料塊中對相應資料行加鎖來實現的。InnoDB這種行鎖實現特點意味著：只有通過索引條件檢索資料，InnoDB才使用行級鎖，否則InnoDb將使用表鎖
• 實際應用中，要注意InnoDB行鎖的這一特性，否則容易導致大量的鎖衝突，從而影響併發效能
  • 在不通過索引條件查詢的時候，InnoDB使用的是表鎖，而不是行鎖
  • 由於MySQL的行鎖是針對索引加的鎖，不是針對紀錄加的鎖，所以雖然訪問不同行的紀錄，但是如果使用相同索引的鍵，是會出現鎖衝突的。
  • 當表有多個索引的時候，不同的事務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，唯一索引還是普通索引，InnoDB都會使用行鎖來對資料加鎖
  • 即便在條件中使用了索引欄位，但是否使用索引來檢索資料是由Mysql通過判斷不同之行計劃的代價來決定的，如果Mysql認為全表掃效率更高，比如對一些很小的表，它就不會使用索引，這種情況InnoDB將使用表鎖而不是行鎖。因此分析鎖衝突的時候，別忘記檢查SQL的執行計劃

行級鎖和死鎖

• MyISAM是不會產生死鎖的，因為MyISAM總是一次性獲得所需的全部鎖，要麼全部滿足，要麼全部等待。而在InnoDB中，鎖是逐步獲得的，就造成死鎖的可能
• 在MySQL中，行級鎖並不是直接鎖紀錄，而是鎖索引。索引分為主鍵索引和非主鍵索引兩種，如果一條sql語句操作了主鍵索引，MySQL就會鎖住這條主鍵索引；如果一條語句操作了非主鍵索引，MySQL就會先鎖定該非主鍵索引，再鎖定相關的主鍵索引。在Update，delete操作時，MySQL不僅鎖定where條件掃描過的所有索引記錄，而且會鎖定相鄰的鍵值，即所謂的next-key locking
• 死鎖： 當兩個事務同時執行，一個鎖住了主鍵索引，在等待其他相關索引。另一個鎖定了非主鍵索引，在等待主鍵索引。這樣就發生死鎖。
• 發生死鎖後，InnoDB一般都可以檢測到，並使一個事務釋放鎖回退，另一個獲取鎖完成事務

避免死鎖

• 如果不同程式會併發存取多個表，儘量約定以相同的順序訪問表，可以大大降低死鎖機會
• 在同一個事務中，儘可能做到一次鎖定所需要的所有資源，減少死鎖產生概率
• 對於非常容易產生死鎖的業務部分，可以嘗試使用升級鎖定顆粒度，通過表級鎖定來減少死鎖

共享鎖和排他鎖

• 行級鎖是MySQL中鎖定粒度最細的一種鎖，行級鎖能夠大大減少資料庫操作的衝突。行級鎖分為共享鎖和排他鎖

1. 共享鎖

• 共享鎖又稱讀鎖 ，是讀取操作建立的鎖。其他使用者可以併發讀取資料，但任何事務都不能對資料進行修改，直到已釋放所有共享鎖。
• 如果事務T對資料A加上共享鎖後，那麼其他事務只能對A再加共享鎖，不能加排他鎖。獲准共享鎖的事務只能讀資料，不能修改資料

• 用法： SSELECT ... LOCK IN SHARE MODE

  在查詢語句後面增加LOCK IN SHARE MODE ，Mysql會對查詢結果中的每行都加共享鎖，當沒有其他執行緒對查詢結果集中的任何一行使用排他鎖時，可以成功申請共享鎖，否則會被阻塞。其他執行緒也可以讀取使用了共享鎖的表，而且這些執行緒讀取到的是同一個版本的資料

2. 排他鎖

• 排他鎖又稱寫鎖，如果事務T對資料A加上排他鎖後，則其他事務不能再對A加任何型別的封鎖。獲取排他鎖的事務既能讀資料，又能修改資料
• 用法：SELECT ... FOR UPDATE 。在查詢語句後面增加FOR UPDATE ，MySQL會對查詢結果中的每行都加排他鎖，當沒有其他執行緒對查詢結果集的任何一行使用排他鎖時，可以成功申請排他鎖，否則會被阻塞

3. 意向鎖

• 意向鎖是表級鎖，其設計目的是為了在一個事務中揭示下一行將要被請求鎖的型別。InnoDB中的兩個表鎖：
  • 意向共享鎖（IS）：表示事務準備給資料行加入共享鎖，也即是說一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的IS鎖
  • 意向排他鎖（IX）：表示事務準備給資料行加入排他鎖，說明事務在一個數據行加排他鎖前必須先去的該表的IX鎖
• 意向鎖是InnoDB自動加的，不需要使用者干預

總結

對於insert，update，delete，InnoDB會自動給涉及到的資料加排他鎖；對於一般的Select語句，InnoDB不會加任何鎖，事務可以通過以下語句給顯式加上共享鎖或排他鎖

• 共享鎖：select ... LOCK IN SHARE MODE
• 排他鎖：SELECT ... FOR UPDATE