幻读、间隙锁、行锁、next-key lock、加锁规则、间隙锁导致的死锁、隔离级别设置、for update的理解

版权声明:转载请注明出处 https://blog.csdn.net/h2604396739/article/details/86518943

假设存在如下表:

CREATE TABLE `t` (
`id` int(11) NOT NULL,
`c` int(11) DEFAULT NULL,
`d` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `c` (`c`)
) ENGINE=InnoDB;
insert into t values(0,0,0),(5,5,5),
(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

可重复读级别下的幻读实例

  session1 session2
T1

set autocommit =0;

begin;
select * from t where d=5;
#上面sql结果只有id=5

 
T2  

set autocommit =0;

begin;
insert into t values(1,1,5);
commit;

T3 insert into t values(1,1,5);
#1062 - Duplicate entry '1' for key 'PRIMARY', Time: 0.000000s,但是根本查不到id=1的记录
select * from t where d=5;
#上面sql结果还是只有id=5,那insert语句的1062错误是怎么报的,这里就是幻读
commit;

分析:上面session1执行insert into t values(1,1,5);报的1062错误就是幻读,session1的第二处select查询是快照读(session1事务对应版本的数据),是不会看到别的事务插入的数据,但session1的insert进行的是当前读,读取的都是最新版本的数据,能读到session2的insert的记录。

幻读:幻读指的是一个事务在前后两次查询同一个范围的时候,后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。

  这里,我需要对“幻读”做一个说明:

  • 在可重复读隔离级别下,普通的查询是快照读,是不会看到别的事务插入的数据的。因此,幻读在“当前读”下才会出现。
  • 幻读仅专指“新插入的行”。


可重复读级别下避免幻读的实例

  session1 session2
T1

begin;
select * from t where d=5  for update;
#上面sql结果只有id=5

 
T2  

begin;
#session1的select增加for update后,下面语句会被blocked,
#如果大于50秒session1还没提交,则会报timeout并停止
#如果小于50秒session1提交,则会duplicate primary
insert into t values(1,1,1) ;
commit;

T3 #下面的语句能正常执行
insert into t values(1,1,5);
select * from t where d=5;
commit;


避免幻读的方式:上面session1的select增加for update后,session2的insert语句会被blocked,直到session1事务提交,这样幻读就不会出现了,那么这个for update究竟做了什么,实际上,因为d=5没有走索引,所以进行了全表扫描,因此使用了表锁,这里表锁可以这样理解,已有的6条记录均加了行锁,上面6条记录之间也被加了间隙锁,分别是 (-∞,0)、(0,5)、(5,10)、(10,15)、(15,20)、(20, 25)、(25, +suprenum);下面介绍下间隙锁。

间隙锁

注意:可重复读级别下才会有间隙锁!!!!
数据行是可以加上锁的实体,数据行之间的间隙,也是可以加上锁的实体。但是间隙锁跟我们之前碰到过的锁都不太一样。行锁有冲突关系的是“另外一个行锁”。但是间隙锁不一样,间隙锁之间都不存在冲突关系,跟间隙锁存在冲突关系的,是“往这个间隙中插入一个记录”这个操作,所以上面的例子增加间隙锁以后,session2中就不能插入记录了。

间隙锁导致的死锁问题

需求:针对上面的表和里面6条记录,任意锁住一行,如果这一行不存在的话就插入,如果存在这一行就更新它的数据,代码如下:
begin;
select * from t where id=N for update;
/* 如果行不存在 */
insert into t values(N,N,N);
/* 如果行存在 */
update t set d=N where id=N;
commit;

假设上面N=9,并发场景如下:
session A 执行 select ... for update 语句,由于 id=9 这一行并不存在,因此会加上间隙锁 (5,10);
session B 执行 select ... for update 语句,同样会加上间隙锁 (5,10),间隙锁之间不会冲突,因此这个语句可以执行成功;
session B 试图插入一行 (9,9,9),被 session A 的间隙锁挡住了,只好进入等待;
session A 试图插入一行 (9,9,9),被 session B 的间隙锁挡住了。
至此,两个 session 进入互相等待状态,形成死锁。当然,InnoDB 的死锁检测马上就发现了这对死锁关系,让 session A 的 insert 语句报错返回了。
所以 间隙锁的引入,可能会导致同样的语句锁住更大的范围,这其实是影响了并发度的。

间隙锁导致的死锁的解决

因为间隙锁是在可重复读隔离级别下才会生效,所以把隔离级别设置为读提交的话,就没有间隙锁了。但同时,你要解决可能出现的数据和日志不一致问题,需要把 binlog 格式设置为 row。这,也是现在不少公司使用的配置组合。

读已提交下的数据和日志不一致问题

因为binlog的落盘按照事务提交的顺序,所以在binlog里面,执行序列是这样的:
insert into t values(1,1,5); /*(1,1,5)*/
update t set c=5 where id=1; /*(1,5,5)*/
update t set d=100 where d=5;/* 所有 d=5 的行,d 改成 100*/
update t set d=5 where id=0; /*(0,0,5)*/
update t set c=5 where id=0; /*(0,5,5)*/

id=1这一行,
在主库中,因为语句执行顺序原因,执行session1的update t set d=100 where d=5时,session3中id=1的记录还没有插入,所以id=1的行最终也还是d=5
在binlog中,因为session3先提交,所以先记录session3的insert into t values(1,1,5);,再执行session2的update t set d=100 where d=5,且update执行的操作是当前读(读最新),所以binglog执行id=1的结果是d=100
这样如果你拿着binglog做主从或者克隆一个库,id=1记录都会因为d发生数据的不一致性。

问题: binlog 格式设置 row,那么binlog是怎么记录的呢?难道不是按照事务,而是按照sql实际的执行顺序?--笔者也不清楚

mysql设置隔离级别

SET [SESSION|GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL [READ UNCOMMITTED|READ COMMITTED|REPEATABLE READ|SERIALIZABLE]

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
上面语句执行后你执行SELECT @@tx_isolation,会发现隔离级别并没有改变,只要你关闭所有的数据库会话,然后重新连接,新的隔离级别才会生效
 

隔离级别和条件是否走索引对select for update的影响

对select for update而言,只有通过索引条件检索数据,InnoDB才会使用行级锁,否则,InnoDB将使用表锁!

还是开始的表结构,需要明确的是字段c是索引,字段d是索引;set autocommit =0;自动提交已关闭!

where条件不走索引
select * from t where d=5  for update;(c是索引,d不是索引)
可重复读级别下:上锁(next-key lock)范围内insert都不可以,一般的select都可以,select for update都不可以,因为d=5条件没有走索引,所以此时是表锁
读已提交级别下:insert都可以,一般的select都可以,select for update都不可以,此时是表锁

这里再说明下,可重复读级别下不走索引的上锁方式,因为不走索引,所以是进行了全表扫描,实际是表锁,即锁住所有行和间隙,分别是 (-∞,0]、(0,5]、(5,10]、(10,15]、(15,20]、(20, 25)、(25, +suprenum]

where条件走索引:
select * from t where c=5  for update;(c是索引),

可重复读级别下:上锁范围内insert不可以,一般的select都可以,select c=5  for update不可以,别的for update都可以,因为走了索引,此时行锁,仅仅锁了id=5一行记录,同时加了所有的间隙锁
读已提交级别下:insert都可以,一般的select都可以,select * from t where c=5  for update 不可以,别的for update都可以,此时仅仅锁了c=5那一行,因为c是索引。

总结:
Innodb中select for update的使用:
只要是可重复读隔离级别下,此时一定会有间隙锁,被锁范围内insert一定不可以
只要where条件走了索引,则只会对条件命中的记录上行锁,此时别的select for update不会阻塞;如果where条件没有走索引,就会上表锁,导致所有的select for update阻塞。其实和表锁效果一样,此时加的就是表锁。

innodb中行锁、间隙锁与表的增删该查的关系

行锁包括两种锁,行共享锁和行排他锁,排他锁与两种锁均互斥,共享锁之间不互斥
行锁的加锁时间:执行语句需要的时候加上,用完也不释放,事务commit完才会释放
间隙锁与插入操作互斥
select可以获得两种锁:普通select不加锁,select lock in share mode获取行共享锁,select for update获得排他锁
update delete和insert均在执行的时候获取行排他锁。

间隙锁,next-key  lock、行锁之间的关系

以上面(0,0,0),(5,5,5)两条记录为例来讲解,
间隙锁是(0,5),此时id=0和id=5都没有上锁,但是0<id<5范围内上锁,不允许另一事务在该范围内插入、删除和update
行锁是id=0和id=5两行上面的锁,不能对id=0和id=5做插入删除和update的操作
next-key lock:对(0,5]范围内上锁,实际是间隙锁+行锁,此时0<id<=5上锁,该范围内不允许插删更。

next-key加锁规则里面,包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”

原则 1:加锁的基本单位是 next-key lock。next-key lock 是前开后闭区间,如(5,10]。
原则 2:查找过程中访问到的对象才会加锁。
优化 1:索引上的等值查询,给唯一索引加锁的时候,next-key lock 退化为行锁。
优化 2:索引上的等值查询,向右遍历时且最后一个值不满足等值条件的时候,next-key lock 退化为间隙锁。
一个 bug:唯一索引上的范围查询会访问到不满足条件的第一个值为止。


下面介绍下几种上锁的实际案例,用于理解上面的规则。环境都是 INnodb ,可重复读隔离级别

初始案例
#session1
begin;
select * from t where c=5  lock in share mode ;
#session2
#因为c=9,会被阻塞
insert into t values(28,9,22);
#不会被阻塞
insert into t values(28,10,22);
c=5条件会加两个next-key lock,c的值上锁(0,5]和(5,10],根据优化2,(5,10]会退化成(5,10)
所以最终锁:(0,5]和(5,10),即c的值在上面范围内均不可插入。

这里说明一点,where 中条件的字段是那一列,就会对那一列上锁,例如上面where c =5则只会对c字段上锁。


案例1-行锁可以加到整行上,也可以加到索引上
innodb 可重复读隔离级别 字段id主键,字段c索引,关闭自动提交
#session1
begin;
select * from t where c=5  lock in share mode ;
#session2 下面的sql会被阻塞
update t  set d=d+1 where id=5

但是如果将session1中的select * 修改为select id,你会发现session2中的update不会阻塞,会正常执行,原因:select id时走的是覆盖索引,此时并没有将id=5的记录上行锁,仅仅是将c字段对应的索引上c=5处加了行锁,故如果你在session2中继续执行update t  set c=c+1 where id=5;就会被阻塞。

案例二
begin;
update t set d=d+1 where id=7 ;
刚开始加的锁是(5,10],根据优化2,最终锁范围是(5,10)的间隙锁,不包括id=10

案例三 主键索引范围锁
select * from t where id>=10 and id<11 for update;
对于条件id>=10,(5,10]的next-key lock,因为是id是唯一索引,根据优化1,退化为id=10的行锁
id<11,加(10,15]的next-key lock,并且是范围查询,不会执行优化2
最终的锁: id=10行锁+(10,15]的next-key lock

案例四 非唯一索引范围锁
select * from t where c>=10 and c<11 for update;
对于条件c>=10,c索引加上(5,10]的next-key lock,因为是c不是唯一索引,锁不会退化
c<11,c索引加(10,15]的next-key lock,并且是范围查询,不会执行优化2
最终的锁: (5,10]的next-key lock+(10,15]的next-key lock

案例五
select * from t where id>10 and id<=15 for update;
条件id>10 会加(10,15] next-key lock
id<=15 会根据上面规则中的bug加一个(15,20] next-key lock
所以总共的锁:(10,15] +(15,20] 

案例6
先插入一条记录,insert into t values(30,10,30);,此时c的索引结构如下:

执行delete from t where c=10;
先访问第一个 c=10 的记录。同样地,根据原则 1,这里加的是 (c=5,id=5) 到 (c=10,id=10) 这个 next-key lock。
然后, 向右查找,直到碰到 (c=15,id=15) 这一行,循环才结束。根据优化 2,这是一个等值查询,向右查找到了不满足条件的行,所以会退化成 (c=10,id=10) 到 (c=15,id=15) 的间隙锁。所以delete 语句在索引 c 上的加锁范围,就是下图中蓝色区域覆盖的部分:

如果delete语句修改为elete from t where c=10 limit 2;呢
delete 语句明确加了 limit 2 的限制,因此在遍历到 (c=10, id=30) 这一行之后,满足条件的语句已经有两条,循环就结束了。
因此,索引 c 上的加锁范围就变成了从(c=5,id=5) 到(c=10,id=30) 这个前开后闭区间,如下图所示:

案七:next-key lock 实际上是间隙锁和行锁加起来的结果

现在,我们按时间顺序来分析一下为什么是这样的结果。
session A 启动事务后执行查询语句加 lock in share mode,在索引 c 上加了 next-key lock(5,10] 和间隙锁 (10,15);
session B 的 update 语句也要在索引 c 上加 next-key lock(5,10] ,进入锁等待;
然后 session A 要再插入 (8,8,8) 这一行,被 session B 的间隙锁锁住。由于出现了死锁,InnoDB 让 session B 回滚。你可能会问,session B 的 next-key lock 不是还没申请成功吗?
其实是这样的,session B 的“加 next-key lock(5,10] ”操作,实际上分成了两步,先是加 (5,10) 的间隙锁,加锁成功;然后加 c=10 的行锁,这时候才被锁住的。
 也就是说,我们在分析加锁规则的时候可以用 next-key lock 来分析。但是要知道,具体执行的时候,是要分成间隙锁和行锁两段来执行的。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/h2604396739/article/details/86518943