【MySQL】全局锁、表级锁、行级锁

[1] 前言

  索引列数据锁的设计主要用来解决并发带来的问题。当一个业务场景中出现多用户共享同一资源，当出现并发访问的时候，数据库需要合理的控制资源的访问规则，锁就是用来控制这些访问规则的。

  根据加锁的范围，MySQL里的锁大致可以划分为全局锁，表级锁和行锁三类，如下图：

[2] 全局锁

  全局锁是对整个数据库实例加锁。使用了全局锁之后，整个库处于只读状态，其他写操作会被阻塞。

  应用场景：做全库逻辑备份，即把整个库中每个表都select出来存成文本。

[3] 表级锁

  · 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；
  · 表级锁更适合于以查询为主，并发用户少，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web 应用。

  表级锁分为表锁、元数据锁、意向锁。

[3.1] 表锁

  · 表锁分为共享锁和排它锁。

共享锁 = 读锁 ； 排它锁 = 写锁。

  · 共享锁（S）：允许一个事务去读表，阻止其他事务获得相同表的排他锁。
  · 排他锁（X）：允许获得排他锁的事务更新表，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。

共享锁：A开了表的共享锁，那么A可以读表，其他事务也能读表，但是都不能写。
排他锁：A开了表的排他锁，那么A可以读表，A可以写表，其他事务不可读不可写这个表。

[3.2] 元数据锁

  MDL全称为metadata lock，即元数据锁。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务（显式或隐式）的时候，不可以对元数据进行写入操作。因此从MySQL5.5版本开始引入了MDL锁，来保护表的元数据信息，用于解决或者保证DDL操作与DML操作之间的一致性。

  对于引入MDL，其主要解决了2个问题，一个是事务隔离问题，比如在可重复隔离级别下，会话A在2次查询期间，会话B对表结构做了修改，两次查询结果就会不一致，无法满足可重复读的要求；另外一个是数据复制的问题，比如会话A执行了多条更新语句期间，另外一个会话B做了表结构变更并且先提交，就会导致slave在重做时，先重做alter，再重做update时就会出现复制错误的现象。

  元数据锁是server层的锁，表级锁，每执行一条DML、DDL语句时都会申请MDL锁，DML操作需要MDL读锁，DDL操作需要MDL写锁（MDL加锁过程是系统自动控制，无法直接干预，读读共享，读写互斥，写写互斥），申请MDL锁的操作会形成一个队列，队列中写锁获取优先级高于读锁。一旦出现写锁等待，不但当前操作会被阻塞，同时还会阻塞后续该表的所有操作。事务一旦申请到MDL锁后，直到事务执行完才会将锁释放。（这里有种特殊情况如果事务中包含DDL操作，mysql会在DDL操作语句执行前，隐式提交commit，以保证该DDL语句操作作为一个单独的事务存在，同时也保证元数据排他锁的释放）。

[3.3] 意向锁

  · 意向锁分为意向共享锁和意向排它锁。

  为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，InnoDB 还有两种内部使用的意向锁（Intention Locks），这两种意向锁都是表锁：
  · 意向共享锁（IS）：事务打算给数据行加行共享锁，事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的 IS 锁。
  · 意向排他锁（IX）：事务打算给数据行加行排他锁，事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的 IX 锁。

假设表T中有一行加了行级排它锁，现在想要对表T加排它锁，那么数据库就要遍历表T中的每一行，看看有没有行级锁和它即将要加的排它锁冲突，这样效率低下。所以提出意向锁来解决这个问题。

  锁模式的兼容情况：

  · 在加行锁之前，由InnoDB存储引擎加上表的IS或IX锁
  · 意向锁之间都是兼容的，不会产生冲突，主要是为了辅助其他的在获取表锁的时候加快效率
  · 意向锁存在的意义是为了更高效的获取表锁（表格中的X和S指的是表锁，不是行锁！）
  · 意向锁是表级锁，协调表锁和行锁的共存关系。主要目的是显示事务正在锁定某行或者试图锁定某行。

  举例：分析事务1获取行X锁和事务2获取表S锁：

  首先事务1需要给表的第10行数据加X锁，于是InnoDB存储引擎自动给整张表加上了IX锁。当事务2再想获取整张表的S锁时，看到这张表已经有别的事务获取了IX锁了，就说明这张表肯定有某些数据被加上了X锁，这就导致事务2不能给整张表加S锁了。此时事务2只能等待，无法成功获取表S锁。

[4] 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；

  · 最大程度的支持并发，同时也带来了最大的锁开销；

  · 在 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；

  · 行级锁只在存储引擎层实现，而Mysql服务器层没有实现。 行级锁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。

  行级锁分为行锁、间隙锁、临键锁。

[4.1] 行锁

  · 行锁分为共享锁和排它锁。

与表锁一样，只不过一个针对表、一个针对行。

[4.2] 间隙锁

  间隙锁是一个在索引记录之间的间隙上的锁。保证某个间隙内的数据在锁定情况下不会发生任何变化。比如mysql默认隔离级别下的可重复读（RR）。

  当使用唯一索引来搜索唯一行的语句时，不需要间隙锁定。如下面语句的id列有唯一索引，此时只会对id值为10的行使用记录锁。

select * from t where id = 10 for update;// 注意：普通查询是快照读，不需要加锁
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  如果，上面语句中id列没有建立索引或者是非唯一索引时，则语句会产生间隙锁。

  如果，搜索条件里有多个查询条件(即使每个列都有唯一索引)，也是会有间隙锁的。

  需要注意的是，当id列上没有索引时，SQL会走聚簇索引的全表扫描进行过滤，由于过滤是在MySQL Server层面进行的。因此每条记录（无论是否满足条件）都会被加上X锁。但是，为了效率考量，MySQL做了优化，对于不满足条件的记录，会在判断后放锁，最终持有的，是满足条件的记录上的锁。但是不满足条件的记录上的加锁/放锁动作是不会省略的。所以在没有索引时，不满足条件的数据行会有加锁又放锁的耗时过程。

[4.3] 临键锁

  临键锁可以理解为锁住的是索引本身以及索引之前的间隙，是一个左开右闭的区间。当 SQL 执行按照非唯一索引进行数据的检索时，会给匹配到行上加上临键锁。

  它可以看作行锁和间隙锁的组合。