系列十八、锁（待补充）

一、概述

        锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、 RAM、 I/O ）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个

角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。 MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

全局锁：锁定数据库中的所有表

表级锁：每次操作锁住整张表

行级锁：每次操作锁住对应的行数据

二、全局锁

2.1、概述

        全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML 的写语句， DDL 语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。

其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。 为什么全库逻辑备份，就需要加全就锁呢？

2.1.1、全库逻辑备份不加全局锁问题分析

假设在数据库中存在这样三张表 : tb_stock 库存表， tb_order 订单表， tb_orderlog 订单日志表

 
在进行数据备份时，先备份了tb_stock库存表。
然后接下来，在业务系统中，执行了下单操作，扣减库存，生成订单（更新tb_stock表，插入tb_order表）。
然后再执行备份 tb_order表的逻辑。
业务中执行插入订单日志操作。
最后，又备份了tb_orderlog表。

结果分析：此时备份出来的数据，是存在问题的。因为备份出来的数据，tb_stock 表与 tb_order 表的数据不一致( 有最新操作的订单信息 , 但是库存数没减 ) 。

那如何来规避这种问题呢 ? 此时就可以借助于 MySQL 的全局锁来解决。

2.1.2、全库逻辑备份加全局锁问题分析

        对数据库进行进行逻辑备份之前，先对整个数据库加上全局锁，一旦加了全局锁之后，其他的DDL、DML全部都处于阻塞状态，但是可以执行DQL语句，也就是处于只读状态，而数据备份就是查询操作。 那么数据在进行逻辑备份的过程中，数据库中的数据就是不会发生变化的，这样就保证了数据的一致性和完整性。

2.2、语法

# 加全局锁
flush tables with read lock ;

# 数据备份（数据备份的相关指令, 在后面MySQL管理章节, 还会详细讲解）
mysqldump -uroot –p1234 itcast > itcast.sql

# 释放锁
unlock tables ;

2.3、特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

（1）如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆；

（2）如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（ binlog ），会导致主从延迟。

  在 InnoDB 引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。
 

mysqldump --single-transaction -uroot –p123456 itcast > itcast.sql

三、表级锁

3.1、概述

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM 、InnoDB、 BDB 等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：

（1）表锁

（2）元数据锁（ meta data lock ， MDL ）

（3）意向锁

3.2、表锁

3.2.1、分类

表共享读锁（ read lock ）、表独占写锁（write lock ）

3.2.2、语法

加锁： lock tables 表名 ... read/write 。

释放锁： unlock tables / 客户端断开连接

3.2.3、读锁演示

 左侧为客户端一，对指定表加了读锁，不会影响右侧客户端二的读，但是会阻塞右侧客户端的写。

 说明：当一个表加了可读锁，那么该客户端就不允许执行更新操作了，否则将报错

 3.2.4、写锁演示

 左侧为客户端一，对指定表加了写锁，会阻塞右侧客户端的读和写。

3.2.5、读锁 & 写锁 结论

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。

3.3、元数据锁

3.3.1、概述

        meta data lock , 元数据锁，简写 MDL 。MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。 MDL 锁的主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免 DML 与 DDL 冲突，保证读写的正确性。这里的元数据，可以简单理解为就是一张表的表结构。 也就是说，某一张表涉及到未提交的事务时，是不能够修改这张表的表结构的。在MySQL5.5 中引入了 MDL ，当对一张表进行增删改查的时候，加 MDL 读锁 ( 共享 ) ；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL 写锁 ( 排他 ) 。

常见的 SQL 操作时，所添加的元数据锁如下：

3.3.2、insert&update&delete&select共享锁

结果分析：当执行SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等语句时，添加的是元数据共享锁（SHARED_READ / SHARED_WRITE）之间是兼容的。 

3.3.3、排它锁

结果分析：当执行SELECT语句时，添加的是元数据共享锁（SHARED_READ），会阻塞元数据排他锁（EXCLUSIVE），两者之间是互斥的。

在操作过程中，可以通过如下的SQL语句，来查看元数据锁的加锁情况

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

 

3.4、意向锁

3.4.1、概述

        为了避免DML 在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在 InnoDB 中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

假如没有意向锁，客户端1对表加了行锁后，客户端2如何给表加表锁呢，来通过示意图简单分析一下：

3.4.2、无意向锁

首先客户端1，开启一个事务，然后执行 DML 操作，在执行 DML 语句时，会对涉及到的行加行锁。

当客户端2想对这张表加表锁时，会检查当前表是否有对应的行锁，如果没有则添加表锁，此时就会从第一行数据，检查到最后一行数据，效率较低。

 3.4.3、有意向锁

客户端1，在执行 DML 操作时，会对涉及的行加行锁，同时也会对该表加上意向锁。

 而其他客户端，在对这张表加表锁的时候，会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁，而不用逐行判断行锁情况了。

3.4.4、分类

意向共享锁 (IS): 由语句 select ... lock in share mode 添加 。与表锁共享锁 (read)兼容，与表锁排他锁 (write) 互斥。

意向排他锁 (IX): 由 insert 、 update 、 delete 、 select...for update 添加 。与表锁共享锁(read) 及排他锁 (write) 都互斥，意向锁之间不会互斥。

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

3.4.5、查看意向锁及行锁的加锁情况

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

 3.4.6、意向排他锁与表读锁、写锁都是互斥的

四、行级锁

4.1、概述

        行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类

4.1.1、行锁

行锁（ Record Lock ）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行 update 和 delete 。在RC、 RR 隔离级别下都支持。

4.1.2、间隙锁

间隙锁（ Gap Lock ）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert ，产生幻读。在 RR 隔离级别下都支持。

4.1.3、临键锁

临键锁（ Next-Key Lock ）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙 Gap 。 在RR 隔离级别下支持。

4.2、行锁

4.3、间隙锁 & 临键锁