数据库内核月报 - 2016 / 06

MySQL · 特性分析 · innodb 锁分裂继承与迁移

innodb行锁简介

  1. 行锁类型
    LOCK_S:共享锁
    LOCK_X: 排他锁
  1. GAP类型
    LOCK_GAP:只锁间隙
    LOCK_REC_NO_GAP:只锁记录
    LOCK_ORDINARY: 锁记录和记录之前的间隙
    LOCK_INSERT_INTENTION: 插入意向锁,用于insert时检查锁冲突

每个行锁由锁类型和GAP类型组成
例如:
LOCK_X|LOCK_ORDINARY 表示对记录和记录之前的间隙加排他锁
LOCK_S|LOCK_GAP 表示只对记录前的间隙加共享锁

锁的兼容性:
值得注意的是,持有GAP的锁(LOCK_GAP和LOCK_ORDINARY)与其他非LOCK_INSERT_INTENTION的锁都是兼容的,也就是说,GAP锁就是为了防止插入的。

详细可以参考之前的月报

innodb 锁分裂、继承与迁移

这里的锁分裂和合并,只是针对innodb行锁而言的,而且一般只作用于GAP类型的锁。

  • 锁分裂

    插入的记录的间隙存在GAP锁,此时此GAP需分裂为两个GAP

  lock_rec_inherit_to_gap_if_gap_lock:

  for (lock = lock_rec_get_first(block, heap_no);
        lock != NULL;
        lock = lock_rec_get_next(heap_no, lock)) {

           if (!lock_rec_get_insert_intention(lock)
               && (heap_no == PAGE_HEAP_NO_SUPREMUM
                   || !lock_rec_get_rec_not_gap(lock))) {

                   lock_rec_add_to_queue(
                           LOCK_REC | LOCK_GAP | lock_get_mode(lock),
                           block, heir_heap_no, lock->index,
                           lock->trx, FALSE);
           }
   }

  • 锁继承

    删除的记录前存在GAP锁,此GAP锁会继承到要删除记录的下一条记录上

  lock_rec_inherit_to_gap:

  for (lock = lock_rec_get_first(block, heap_no);
     lock != NULL;
     lock = lock_rec_get_next(heap_no, lock)) {

        if (!lock_rec_get_insert_intention(lock)
            && !((srv_locks_unsafe_for_binlog
                  || lock->trx->isolation_level
                  <= TRX_ISO_READ_COMMITTED)
                 && lock_get_mode(lock) ==
                 (lock->trx->duplicates ? LOCK_S : LOCK_X))) {

                lock_rec_add_to_queue(
                        LOCK_REC | LOCK_GAP | lock_get_mode(lock),
                        heir_block, heir_heap_no, lock->index,
                        lock->trx, FALSE);
        }
}
  • 锁迁移

    B数结构变化,锁信息也会随之迁移. 锁迁移过程中也涉及锁继承。

锁分裂示例

  • 锁分裂例子
set global tx_isolation='repeatable-read';

create table t1(c1 int primary key, c2 int unique) engine=innodb;
insert into t1 values(1,1);

begin;
# supremum 记录上加 LOCK_X|LOCK_GAP 锁住(1~)
select * from t1 where c2=2 for update;
# 发现插入(3,3)的间隙存在GAP锁,因此给(3,3)加LOCK_X | LOCK_GAP锁。这样依然锁住了(1~)
insert into t1 values(3,3);

这里如果插入(3,3)没有给(3,3)加LOCK_X | LOCK_GAP,那么其他连接插入(2,2)就可以成功

锁继承示例

  • 隔离级别repeatable-read

    RR

    验证:session 1执行insert into t1 values(1,1)发生了锁等待,说明(2,2)上有gap锁

mysql> select * from information_schema.innodb_locks;
+------------------------+-------------+-----------+-----------+-----------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
| lock_id                | lock_trx_id | lock_mode | lock_type | lock_table      | lock_index | lock_space | lock_page | lock_rec | lock_data |
+------------------------+-------------+-----------+-----------+-----------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
| 16582717714:888654:4:3 | 16582717714 | X,GAP     | RECORD    | `cleaneye`.`t1` | c2         |     888654 |         4 |        3 | 2         |
| 16582692183:888654:4:3 | 16582692183 | X,GAP     | RECORD    | `cleaneye`.`t1` | c2         |     888654 |         4 |        3 | 2         |
+------------------------+-------------+-----------+-----------+-----------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
2 rows in set (0.01 sec)
其中session 2 在(2,2) 加了LOCK_X|LOCK_GAP
   session 1 在(2,2) 加了LOCK_X|LOCK_GAP|LOCK_INSERT_INTENTION. LOCK_INSERT_INTENTION与LOCK_GAP冲突发生等待
  • 隔离级别read-committed

RC

验证: session 1执行insert into t1 values(1)发生了锁等待,说明(2)上有gap锁

mysql> select * from information_schema.innodb_locks;
+------------------------+-----------------+-----------+-----------+-------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
| lock_id                | lock_trx_id     | lock_mode | lock_type | lock_table  | lock_index | lock_space | lock_page | lock_rec | lock_data |
+------------------------+-----------------+-----------+-----------+-------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
| 1705:32:3:3            | 1705            | X,GAP     | RECORD    | `test`.`t1` | PRIMARY    |         32 |         3 |        3 | 2         |
| 421590768578232:32:3:3 | 421590768578232 | S,GAP     | RECORD    | `test`.`t1` | PRIMARY    |         32 |         3 |        3 | 2         |
+------------------------+-----------------+-----------+-----------+-------------+------------+------------+-----------+----------+-----------+
X.GAP insert 加锁LOCK_X | LOCK_GAP | LOCK_INSERT_INTENTION
S.GAP 加锁LOCK_S|LOCK_GAP,记录(2)从删除的记录(1)继承过来的GAP锁

而实际在读提交隔离级别上,insert into t1 values(1)应该可以插入成功,不需要等待的,这个锁是否继承值得商榷。

来看一个插入成功的例子

RC

  • 隔离级别serializable

    SERIALIZABLE

    验证方法同read-committed。

B树结构变化与锁迁移

B树节点发生分裂,合并,删除都会引发锁的变化。锁迁移的原则是,B数结构变化前后,锁住的范围保证不变。
我们通过例子来说明

  • 节点分裂

    假设原节点A(infimum,1,3,supremum) 向右分裂为B(infimum,1,supremum), C(infimum,3,supremum)两个节点
    > infimum为节点中虚拟的最小记录,supremum为节点中虚拟的最大记录

    假设原节点A上锁为3上LOCK_S|LOCK_ORIDNARY,supremum为LOCK_S|LOCK_GAP,实际锁住了(1~)
    锁迁移过程大致为:

    1. 将3上的gap锁迁移到C节点3上
    2. 将A上supremum迁移继承到C的supremum上
    3. 将C上最小记录3的锁迁移继承到B的supremum上

    迁移完成后锁的情况如下(lock_update_split_right)
    B节点:suprmum LOCK_S|LOCK_GAP
    C节点:3 LOCK_S|LOCK_ORINARY, suprmum LOCK_S|GAP

    迁移后仍然锁住了范围(1~)

    节点向左分裂情形类似

  • 节点合并

    以上述节点分裂的逆操作来讲述合并过程
    B(infimum,1,supremum), C(infimum,3,supremum)两个节点,向左合并为A节点(infimum,1,3,supremum)
    其中B,C节点锁情况如下
    B节点:suprmum LOCK_S|LOCK_GAP
    C节点:3 LOCK_S|LOCK_ORINARY, suprmum LOCK_S|GAP

    迁移流程如下(lock_update_merge_left):

    1)将C节点锁记录3迁移到B节点

    2)将B节点supremum迁移继承到A的supremum上

    迁移后仍然锁住了范围(1~)

    节点向右合并情形类似

  • 节点删除

    如果删除节点存在左节点,则将删除节点符合条件的锁,迁移继承到左节点supremum上
    否则将删除节点符合条件的锁,迁移继承到右节点最小用户记录上
    参考lock_update_discard

锁继承相关的BUG

bug#73170 二级唯一索引失效。这个bug触发条件是删除的记录没有被purge, 锁还没有被继承的。如果锁继承了就不会出现问题。

bug#76927 同样是二级唯一索引失效。这个bug是锁继承机制出了问题。

以上两个bug详情参考这里