mysql事务和锁InnoDB

背景

mysql/innodb的加锁分析，一直是一个比较困难的话题。我在工作过程中，经常会有同事咨询这方面的问题。同时，微博上也经常会收到mysql锁相关的私信，让我帮助解决一些死锁的问题。本文，准备就mysql/innodb的加锁问题，展开较为深入的分析与讨论，主要是介绍一种思路，运用此思路，拿到任何一条sql语句，都能完整的分析出这条语句会加什么锁?会有什么样的使用风险?甚至是分析线上的一个死锁场景，了解死锁产生的原因。

注：mysql是一个支持插件式存储引擎的。本文下面的所有介绍，都是基于innodb存储引擎，其他引擎的表现，会有较大的区别。

mvcc：snapshot read vs current read

mysql innodb存储引擎，实现的是基于多版本的并发控制协议——mvcc (multi-version concurrency control) (注：与mvcc相对的，是基于锁的并发控制，lock-based concurrency control)。mvcc最大的好处，相信也是耳熟能详：读不加锁，读写不冲突。在读多写少的oltp应用中，读写不冲突是非常重要的，极大的增加了系统的并发性能，这也是为什么现阶段，几乎所有的rdbms，都支持了mvcc。

在mvcc并发控制中，读操作可以分成两类：快照读 (snapshot read)与当前读 (current read)。快照读，读取的是记录的可见版本 (有可能是历史版本)，不用加锁。当前读，读取的是记录的最新版本，并且，当前读返回的记录，都会加上锁，保证其他事务不会再并发修改这条记录。

在一个支持mvcc并发控制的系统中，哪些读操作是快照读?哪些操作又是当前读呢?以mysql innodb为例：

快照读：简单的select操作，属于快照读，不加锁。(当然，也有例外，下面会分析) select * from table where ?;

当前读：特殊的读操作，插入/更新/删除操作，属于当前读，需要加锁。 select * from table where ? lock in share mode; select * from table where ? for update; insert into table values (…); update table set ? where ?; delete from table where ?;

所有以上的语句，都属于当前读，读取记录的最新版本。并且，读取之后，还需要保证其他并发事务不能修改当前记录，对读取记录加锁。其中，除了第一条语句，对读取记录加s锁 (共享锁)外，其他的操作，都加的是x锁 (排它锁)。

为什么将 插入/更新/删除 操作，都归为当前读?可以看看下面这个 更新 操作，在数据库中的执行流程：

从图中，可以看到，一个update操作的具体流程。当update sql被发给mysql后，mysql server会根据where条件，读取第一条满足条件的记录，然后innodb引擎会将第一条记录返回，并加锁 (current read)。待mysql server收到这条加锁的记录之后，会再发起一个update请求，更新这条记录。一条记录操作完成，再读取下一条记录，直至没有满足条件的记录为止。因此，update操作内部，就包含了一个当前读。同理，delete操作也一样。insert操作会稍微有些不同，简单来说，就是insert操作可能会触发unique key的冲突检查，也会进行一个当前读。

注：根据上图的交互，针对一条当前读的sql语句，innodb与mysql server的交互，是一条一条进行的，因此，加锁也是一条一条进行的。先对一条满足条件的记录加锁，返回给mysql server，做一些dml操作;然后在读取下一条加锁，直至读取完毕。

cluster index：聚簇索引

innodb存储引擎的数据组织方式，是聚簇索引表：完整的记录，存储在主键索引中，通过主键索引，就可以获取记录所有的列。关于聚簇索引表的组织方式，可以参考mysql的官方文档：clustered and secondary indexes 。本文假设读者对这个，已经有了一定的认识，就不再做具体的介绍。接下来的部分，主键索引/聚簇索引 两个名称，会有一些混用，望读者知晓。

2pl：two-phase locking

传统rdbms加锁的一个原则，就是2pl (二阶段锁)：two-phase locking。相对而言，2pl比较容易理解，说的是锁操作分为两个阶段：加锁阶段与解锁阶段，并且保证加锁阶段与解锁阶段不相交。下面，仍旧以mysql为例，来简单看看2pl在mysql中的实现。

从上图可以看出，2pl就是将加锁/解锁分为两个完全不相交的阶段。加锁阶段：只加锁，不放锁。解锁阶段：只放锁，不加锁。

isolation level

隔离级别：isolation level，也是rdbms的一个关键特性。相信对数据库有所了解的朋友，对于4种隔离级别：read uncommited，read committed，repeatable read，serializable，都有了深入的认识。本文不打算讨论数据库理论中，是如何定义这4种隔离级别的含义的，而是跟大家介绍一下mysql/innodb是如何定义这4种隔离级别的。

mysql/innodb定义的4种隔离级别：

read uncommited

可以读取未提交记录。此隔离级别，不会使用，忽略。

read committed (rc)

快照读忽略，本文不考虑。

针对当前读，rc隔离级别保证对读取到的记录加锁 (记录锁)，存在幻读现象。

repeatable read (rr)

快照读忽略，本文不考虑。

针对当前读，rr隔离级别保证对读取到的记录加锁 (记录锁)，同时保证对读取的范围加锁，新的满足查询条件的记录不能够插入 (间隙锁)，不存在幻读现象。

serializable

从mvcc并发控制退化为基于锁的并发控制。不区别快照读与当前读，所有的读操作均为当前读，读加读锁 (s锁)，写加写锁 (x锁)。

serializable隔离级别下，读写冲突，因此并发度急剧下降，在mysql/innodb下不建议使用。

一条简单sql的加锁实现分析

在介绍完一些背景知识之后，本文接下来将选择几个有代表性的例子，来详细分析mysql的加锁处理。当然，还是从最简单的例子说起。经常有朋友发给我一个sql，然后问我，这个sql加什么锁?就如同下面两条简单的sql，他们加什么锁?

sql1：select * from t1 where id = 10; sql2：delete from t1 where id = 10;

针对这个问题，该怎么回答?我能想象到的一个答案是：

sql1：不加锁。因为mysql是使用多版本并发控制的，读不加锁。 sql2：对id = 10的记录加写锁 (走主键索引)。