innodb的锁和事务详解

InnoDB与MyISAM的最大不同有两点：一是支持事务（TRANSACTION）；二是采用了行级锁。行级锁与表级锁本来就有许多不同之处，另外，事务的引入也带来了一些新问题。下面我们先介绍一点背景知识，然后详细讨论InnoDB的锁问题。背景知识1．事务（Transaction）及其ACID属性事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性。l原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。l一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。l隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。l持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。银行转帐就是事务的一个典型例子。2．并发事务处理带来的问题相对于串行处理来说，并发事务处理能大大增加数据库资源的利用率，提高数据库系统的事务吞吐量，从而可以支持更多的用户。但并发事务处理也会带来一些问题，主要包括以下几种情况。l更新丢失（LostUpdate）：当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题－－最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。例如，两个编辑人员制作了同一文档的电子副本。每个编辑人员独立地更改其副本，然后保存更改后的副本，这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖另一个编辑人员所做的更改。如果在一个编辑人员完成并提交事务之前，另一个编辑人员不能访问同一文件，则可避免此问题。l脏读（DirtyReads）：一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做脏读。l不可重复读（Non-RepeatableReads）：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象就叫做“不可重复读”。l幻读（PhantomReads）：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。3．事务隔离级别在上面讲到的并发事务处理带来的问题中，“更新丢失”通常是应该完全避免的。但防止更新丢失，并不能单靠数据库事务控制器来解决，需要应用程序对要更新的数据加必要的锁来解决，因此，防止更新丢失应该是应用的责任。“脏读”、“不可重复读”和“幻读”，其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。数据库实现事务隔离的方式，基本上可分为以下两种。l一种是在读取数据前，对其加锁，阻止其他事务对数据进行修改。l另一种是不用加任何锁，通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照（Snapshot)，并用这个快照来提供一定级别（语句级或事务级）的一致性读取。从用户的角度来看，好象是数据库可以提供同一数据的多个版本，因此，这种技术叫做数据多版本并发控制（MultiVersionConcurrencyControl，简称MVCC或MCC），也经常称为多版本数据库。数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上“串行化”进行，这显然与“并发”是矛盾的。同时，不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的，比如许多应用对“不可重复读”和“幻读”并不敏感，可能更关心数据并发访问的能力。为了解决“隔离”与“并发”的矛盾，ISO/ANSISQL92定义了4个事务隔离级别，每个级别的隔离程度不同，允许出现的副作用也不同，应用可以根据自己的业务逻辑要求，通过选择不同的隔离级别来平衡“隔离”与“并发”的矛盾。表20-5很好地概括了这4个隔离级别的特性。表20-54种隔离级别比较读数据一致性及允许的并发副作用隔离级别读数据一致性脏读不可重复读幻读未提交读（Readuncommitted）最低级别，只能保证不读取物理上损坏的数据是是是已提交度（Readcommitted）语句级否是是可重复读（Repeatableread）事务级否否是可序列化（Serializable）最高级别，事务级否否否最后要说明的是：各具体数据库并不一定完全实现了上述4个隔离级别，例如，Oracle只提供Readcommitted和Serializable两个标准隔离级别，另外还提供自己定义的Readonly隔离级别；SQLServer除支持上述ISO/ANSISQL92定义的4个隔离级别外，还支持一个叫做“快照”的隔离级别，但严格来说它是一个用MVCC实现的Serializable隔离级别。MySQL支持全部4个隔离级别，但在具体实现时，有一些特点，比如在一些隔离级别下是采用MVCC一致性读，但某些情况下又不是，这些内容在后面的章节中将会做进一步介绍。获取InnoDB行锁争用情况可以通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况：mysqlshowstatuslike'innodb_row_lock%';+-------------------------------+-------+|Variable_name|Value|+-------------------------------+-------+|InnoDB_row_lock_current_waits|0||InnoDB_row_lock_time|0||InnoDB_row_lock_time_avg|0||InnoDB_row_lock_time_max|0||InnoDB_row_lock_waits|0|+-------------------------------+-------+5rowsinset(0.01sec)如果发现锁争用比较严重，如InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比较高，还可以通过设置InnoDBMonitors来进一步观察发生锁冲突的表、数据行等，并分析锁争用的原因。具体方法如下：mysqlCREATETABLEinnodb_monitor(aINT)ENGINE=INNODB;QueryOK,0rowsaffected(0.14sec)然后就可以用下面的语句来进行查看：mysqlShowinnodbstatus\G;***************************1.row***************************Type:InnoDBName:Status:……------------TRANSACTIONS------------Trxidcounter0117472192Purgedonefortrx'sn:o0117472190undon:o00Historylistlength17Totalnumberoflockstructsinrowlockhashtable0LISTOFTRANSACTIONSFOREACHSESSION:---TRANSACTION0117472185,notstarted,processno11052,OSthreadid1158191456MySQLthreadid200610,queryid291197localhostroot---TRANSACTION0117472183,notstarted,processno11052,OSthreadid1158723936MySQLthreadid199285,queryid291199localhostrootShowinnodbstatus…监视器可以通过发出下列语句来停止查看：mysqlDROPTABLEinnodb_monitor;QueryOK,0rowsaffected(0.05sec)设置监视器后，在SHOWINNODBSTATUS的显示内容中，会有详细的当前锁等待的信息，包括表名、锁类型、锁定记录的情况等，便于进行进一步的分析和问题的确定。打开监视器以后，默认情况下每15秒会向日志中记录监控的内容，如果长时间打开会导致.err文件变得非常的巨大，所以用户在确认问题原因之后，要记得删除监控表以关闭监视器，或者通过使用“--console”选项来启动服务器以关闭写日志文件。InnoDB的行锁模式及加锁方法InnoDB实现了以下两种类型的行锁。l共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。l排他锁（X)：允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。另外，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（IntentionLocks），这两种意向锁都是表锁。l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。l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。上述锁模式的兼容情况具体如表20-6所示。表20-6InnoDB行锁模式兼容性列表请求锁模式是否兼容当前锁模式XIXSISX冲突冲突冲突冲突IX冲突兼容冲突兼容S冲突冲突兼容兼容IS冲突兼容兼容兼容如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容，InnoDB就将请求的锁授予该事务；反之，如果两者不兼容，该事务就要等待锁释放。意向锁是InnoDB自动加的，不需用户干预。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。?共享锁（S）：SELECT*FROMtable_nameWHERE...LOCKINSHAREMODE。?排他锁（X)：SELECT*FROMtable_nameWHERE...FORUPDATE。用SELECT...INSHAREMODE获得共享锁，主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作，则很有可能造成死锁，对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用SELECT...FORUPDATE方式获得排他锁。在如表20-7所示的例子中，使用了SELECT...INSHAREMODE加锁后再更新记录，看看会出现什么情况，其中actor表的actor_id字段为主键。表20-7InnoDB存储引擎的共享锁例子session_1session_2mysqlsetautocommit=0;QueryOK,0rowsaffected(0.00sec)mysqlselectactor_id,first_name,last_namefromactorwhereactor_id=178;+----------+------------+-----------+|actor_id|first_name|last_name|+----------+------------+-----------+|178|LISA|MONROE|+----------+------------+-----------+1rowinset(0.00sec)mysqlsetautocommit=0;QueryOK,0rowsaffected(0.