MySQL中 全局锁 表锁 行锁

全局锁

定义

全局锁（Global Lock）是指在 MySQL 数据库中对整个数据库实例进行的锁定。当一个全局锁被施加时，所有其他的查询和操作都会被阻塞，直到锁被释放。这种锁定通常用于维护数据库的完整性，确保在进行特定操作时数据库处于一致状态。

MySQL 主要通过 FLUSH TABLES WITH READ LOCK 命令来实现全局锁。此命令会阻止任何写入操作，而允许读取操作，从而在某些需要全局查看数据的情况下保持数据的一致性。

SQL

加锁

flush table with read lock;

释放锁

unlock tables;

常出现的情况

1. 备份：

   • 在进行逻辑备份（使用 mysqldump）时，为了确保备份过程中的数据一致性，可能会使用全局锁。通过锁定数据库，确保在备份期间数据不被修改。

2. 维护操作：

   • 在执行需要对数据库进行结构修改的操作（如修改表结构、删除表等）时，可能会需要全局锁来确保这些操作不会被其他正在执行的事务影响。

3. 高并发环境：

   • 在高并发访问的环境中，某些操作可能需要全局锁以保证数据的完整性和一致性。

为何会出现全局锁

全局锁会在以下情况下出现：

1. 人为触发：

   • 通过执行特定的 SQL 命令（如 FLUSH TABLES WITH READ LOCK）来施加全局锁。

2. 故障恢复：

   • 在某些情况下，需要锁定数据库以进行故障恢复和数据修复。全局锁可以确保在处理过程中不再有其他事务对数据进行修改。

3. 数据一致性需求：

   • 在一些特定应用场景中，为了保持数据一致性，可能需要在某个时刻锁定所有数据。

如果不加锁会出现什么问题

1. 数据不一致性：

   • 如果在备份或维护期间不加锁，可能会导致备份的数据与数据库当前状态不一致。例如，在备份时，如果数据正在被修改，备份得到的数据可能是部分更新的数据，无法反映数据库的真实状态。

2. 死锁：

   • 在高并发环境中，如果多个事务在不同的顺序上请求锁，可能会导致死锁，从而使得某些事务无法完成。

3. 数据损坏：

   • 某些数据库操作（如表结构修改）如果在写操作进行时执行，可能会导致数据损坏或丢失。

4. 难以恢复操作：

   • 如果在进行数据维护时不加锁，且遇到错误或异常，可能会导致数据处于不一致的状态，恢复操作将变得复杂。

具体示例

假设有一个在线购物系统，用户不断进行商品的购买和库存的更新操作。在备份期间，如果不加全局锁，可能会发生以下情况：

• 用户 A 正在购买一件商品，库存从 10 减少到 9。
• 同时，备份操作也在进行，备份过程中的库存仍然是 10。
• 一旦备份完成，用户 A 的购买事务提交，库存变为 9，而备份中的数据仍然反映库存为 10。这就导致了数据的不一致性。

注意

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题

1.如果主库进行备份，那么备份期间都不能执行更新，业务基本属于停摆状态
2.如果再从库进行备份，那么备份期间从库无法执行主库同步过来的二进制文件（binlog）,会导致主从延迟

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

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表级锁

1. 表锁（Table Lock）

定义

表锁是对整个表施加的锁，主要用于控制对表的读写访问。表锁有两种类型：

• 共享读锁/读锁（READ LOCK）：允许多个事务并发读取表，但不允许任何事务修改表。
• 表独占写锁/写锁（WRITE LOCK）：只允许一个事务修改表，并阻止其他事务读取或修改。

SQL

加锁

lock tables 表名 read/write

释放锁

unlock tables;
-- 或者关闭连接客户端锁会自动释放

常见情况

• 大规模数据导入：在进行数据导入时，可以使用表锁来防止其他操作对表的修改，以确保数据的完整性。
• 维护操作：在对表进行结构修改、删除等操作时，通常会使用表锁以确保没有其他事务干扰。

出现原因

表锁的出现主要是为了确保在某些关键操作期间，表的状态不会被其他事务改变，从而保证操作的原子性和一致性。

不加锁可能出现的问题

• 数据不一致性：在进行复杂的读写操作时，如果不使用表锁，其他事务可能会修改正在操作的数据，导致数据的不一致性。
• 错误结果：在读取数据期间，其他事务可能会对数据进行修改，导致返回的数据与预期不符。

2. 元数据锁（Metadata Lock,MDL）

定义

元数据加锁过程是系统自动控制的，无需显示使用，在访问一张表的时候会自动加上，元数据锁主要作用是维护表元数据得数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。（避免DML和DDL冲突，保证读写的正确性）在MySQL 5.5中引入了元数据锁，当对一张表进行增删改查时，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）

常见情况

• 表结构变更：在执行 ALTER TABLE、DROP TABLE 或者 CREATE INDEX 等操作时，元数据锁会被触发。
• 事务中的DDL操作：当一个事务对表进行 DDL 操作时，元数据锁可以防止其他事务对该表进行任何 DML 操作。

出现原因

元数据锁的存在是为了保护数据库的结构不被同时修改，确保在执行 DDL 操作时不会影响到正在进行的 DML 操作。

不加锁可能出现的问题

• 元数据损坏：如果在对表执行 DDL 操作时不加锁，可能导致数据字典的损坏，进而影响数据库的稳定性和可用性。
• 不一致的表结构：在读取表结构或进行其他操作时，如果没有适当的锁机制，可能导致表结构不一致，影响查询和数据修改的正确性。

3. 意向锁（Intent Lock）

意向锁是 MySQL 中的一种重要锁机制，主要用于协调行级锁和表级锁之间的关系。通过意向锁，数据库可以在不直接锁定整个表的情况下，指示某个事务将要对表中的特定行进行锁定。这种机制能够有效避免死锁和锁竞争，提升并发性能。

查看意向锁

select * from performance_schema.data_locks;

意向锁的种类

• 意向共享锁（IS）：表示事务希望在某个行上获取共享锁。

  由语句 select … lock in share mode添加

• 意向排他锁（IX）：表示事务希望在某个行上获取排他锁。

  由insert、update、delete、select … for update 添加

兼容性

	表共享锁（read）	表锁排他锁（write）
意向共享锁（IS）	兼容	互斥
意向排他锁（IX）	互斥	互斥

意向锁直接不存在互斥

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好的，我们可以通过一个更通俗易懂的例子来说明意向锁（Intent Lock）的工作机制，同时结合数据表格的形式来帮助理解。

场景描述

假设我们有一个名为 employees 的表，包含以下字段：

ID	Name	Salary
1	Alice	60000
2	Bob	55000
3	Charlie	70000
4	David	50000
5	Eva	65000

现在，我们有两个事务（Transaction A 和 Transaction B）需要对这个表进行操作。我们将通过这个例子来展示意向锁的必要性及其作用。

假设无意向锁

1. 事务 A 开始，事务A欲更新 id为 3 的数据，对数据行加了一个行锁
2. 此时事务B 想要对表加表锁，需要扫描表中数据去判断表中是否有锁，如果有所需要判断锁的类型从而判定能否加锁，因存在全表扫描效率很低

存在意向锁

1. 事务 A 开始，事务A欲更新 id为 3 的数据，对数据行加了一个行锁，对表加一个意向锁
2. 此时事务B 想要对表加表锁，判断表的意向锁和想要加的锁是否兼容，如果兼容则加锁成功，如果不兼容则出现阻塞，阻塞到事务A完成

结果分析

1. 避免死锁：

   • 由于意向锁的存在，事务 B 清楚地知道它不能直接对该表加锁。这样可以避免它与事务 A 之间可能出现的死锁情况。

2. 提高并发性能：

   • 如果没有意向锁，事务 B 可能会在没有必要的情况下等待整个表的锁，这会导致性能下降。在意向锁的机制下，事务 B 知道需要等待事务 A 先完成，才能安全地进行操作。

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行级锁

1. 行级锁（Row-Level Lock）

定义

行级锁是数据库中最细粒度的锁定机制，允许多个事务同时在同一张表中操作不同的行。行级锁提升了数据库的并发性，因为它允许多个事务同时进行，而不互相干扰。

特点

• 高并发：多个事务可以同时对不同的行进行操作。
• 低锁争用：由于锁定的范围较小，行级锁减少了锁竞争。

示例

假设我们有一个 employees 表，如下所示：

ID	Name	Salary
1	Alice	60000
2	Bob	55000
3	Charlie	70000

• 事务 A 更新 ID = 1 的记录：

  START TRANSACTION;
  UPDATE employees SET Salary = 65000 WHERE ID = 1;
  

• 事务 B 更新 ID = 2 的记录：

  START TRANSACTION;
  UPDATE employees SET Salary = 60000 WHERE ID = 2;
  

在这个示例中，事务 A 和事务 B 可以同时进行，因为它们操作的是不同的行（ID = 1 和 ID = 2）。这展示了行级锁的高并发性。

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2. 行级锁的间隙锁（Gap Lock）

定义

间隙锁是一种专门的锁定机制，主要用于防止幻读。在执行范围查询时，间隙锁锁定了行与行之间的“间隙”，以防止其他事务在这个间隙中插入新的行。

特点

• 防止幻读：间隙锁可以防止其他事务插入新行，从而避免在同一事务中多次查询时得到不同的结果。
• 较高的锁定范围：除了锁定实际的行，间隙锁还锁定了行之间的空间。

示例

继续使用 employees 表，假设我们有以下记录：

ID	Name	Salary
1	Alice	60000
2	Bob	55000
3	Charlie	70000

• 事务 A 执行以下查询，查找 ID 在 1 到 2 之间的员工：

  START TRANSACTION;
  SELECT * FROM employees WHERE ID BETWEEN 1 AND 2 FOR UPDATE;
  

此时，事务 A 会在 ID = 1 和 ID = 2 的行之间加上间隙锁，这样任何其他事务都不能在 ID = 1 和 ID = 2 之间插入新行。

• 事务 B 尝试插入 ID = 1.5 的记录:

  INSERT INTO employees (ID, Name, Salary) VALUES (1.5, 'David', 50000);
  

由于事务 A 在 ID = 1 和 ID = 2 之间加了间隙锁，事务 B 将被阻塞，直到事务 A 提交或回滚。

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3. 临表锁（Table Lock）

定义

临表锁是对整个表的锁定机制，通常用于需要对表中的所有行进行操作的情况。临表锁分为共享锁（S）和排他锁（X）。

特点

• 锁定范围大：锁定整个表，所有对该表的读写操作都会被阻塞，直到锁被释放。
• 较低的并发性：由于锁定整个表，临表锁可能导致其他事务的等待，从而降低并发性能。

示例

使用 employees 表：

ID	Name	Salary
1	Alice	60000
2	Bob	55000
3	Charlie	70000

• 事务 A 需要对整个表加排他锁进行一些批量更新操作：

  START TRANSACTION;
  LOCK TABLES employees WRITE;
  UPDATE employees SET Salary = Salary * 1.1; -- 可能是给所有员工加薪
  COMMIT;
  

• 事务 B 尝试在事务 A 期间读取 employees 表：

  START TRANSACTION;
  SELECT * FROM employees;
  

由于事务 A 已经对 employees 表加了临表锁，事务 B 将被阻塞，直到事务 A 提交或回滚。

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4. 临键锁（Next-Key Lock）

定义

临键锁（Next-Key Lock）是一种结合了行级锁和间隙锁的锁定机制。它不仅锁定了记录行本身，还锁定了行与行之间的间隙，这种锁的设计目的是为了防止幻读。

特点

• 组合锁定：同时锁定行和行之间的间隙，以防止其他事务在这个间隙中插入新记录。
• 防止幻读：通过锁定间隙，确保在一个事务内的多次查询结果一致。

示例

使用 employees 表，结构如下：

ID	Name	Salary
1	Alice	60000
2	Bob	55000
3	Charlie	70000

假设我们有两个事务（Transaction A 和 Transaction B）进行如下操作：

事务 A 的操作

• 事务 A 执行一个范围查询，并希望获取 ID 在 1 到 3 之间的员工记录：

  START TRANSACTION;
  SELECT * FROM employees WHERE ID BETWEEN 1 AND 3 FOR UPDATE;
  

此时，事务 A 会对 ID = 1 和 ID = 3 的行加上临键锁，同时也会锁定 ID = 1 和 ID = 2 之间的间隙。

事务 B 的操作

• 事务 B 尝试插入一个新的记录，ID = 2.5：

  START TRANSACTION;
  INSERT INTO employees (ID, Name, Salary) VALUES (2.5, 'David', 50000);
  

由于事务 A 已经对 ID = 1 和 ID = 3 的行加了锁，并且锁定了 ID = 1 和 ID = 2 之间的间隙（因为 ID = 2 是范围查询的结束条件），事务 B 将会被阻塞，无法在 ID = 1 和 ID = 2 之间插入新行。

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总结

• 行级锁 提供了较高的并发性，允许多个事务同时操作不同的行。
• 间隙锁 用于防止幻读，锁定行之间的间隙，从而避免新行的插入。
• 临表锁 锁定整个表，通常用于需要对表进行批量操作的场景，但可能导致较低的并发性。
• 临键锁 结合了行级锁和间隙锁的特性，既锁定指定的行，也防止在行与行之间插入新的记录，从而有效防止幻读。

这些锁机制在数据库的并发控制中起着至关重要的作用，通过合理地使用它们，可以确保数据的一致性和完整性。