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Innodb 锁系列2 事务锁

上一篇介绍了Innodb的同步机制锁:Innodb锁系列1

这一篇介绍一下Innodb的事务锁,只所以称为事务锁,是因为Innodb为实现事务的ACID特性,而添加的表锁或者行级锁。

这一部分分两篇来介绍,先来介绍下事务锁相关的数据结构

事务锁数据结构

1. 锁模式

/* Basic lock modes */enum lock_mode {    LOCK_IS = 0,    /* intention shared */    LOCK_IX,    /* intention exclusive */    LOCK_S,        /* shared */    LOCK_X,        /* exclusive */    LOCK_AUTO_INC,    /* locks the auto-inc counter of a table in an exclusive mode */    LOCK_NONE,    /* this is used elsewhere to note consistent read */    LOCK_NUM = LOCK_NONE/* number of lock modes */};

锁的模式包括两大类,共享锁(S)和互斥锁(X),s/x锁可以加在表上或者行记录上,

比如:

  session1:alter table: table类型的X锁

  session2:select * from table where id =1 for update: record类型的X锁

因为session1和session2互斥,为了实现在table表上阻塞,所以session2增加了表锁(IS),这样session2无法获取IS锁而阻塞。

LOCK_AUTO_INC:自增锁,为了保证在多行插入的时候,自增键值是连续的。

 

2. 表锁和记录锁数据结构

--表锁struct lock_table_struct {    dict_table_t*    table;                /*!< database table in dictionary cache */    UT_LIST_NODE_T(lock_t) locks;        /*!< list of locks on the same table */};
--行锁struct lock_rec_struct {    ulint    space;            /*!< space id */    ulint    page_no;        /*!< page number */    ulint    n_bits;            /*!< number of bits in the lock                    bitmap; NOTE: the lock bitmap is                    placed immediately after the                    lock struct */};
--锁记录
struct
lock_struct { trx_t* trx; /*!< transaction owning the lock */ UT_LIST_NODE_T(lock_t) trx_locks; /*!< list of the locks of the transaction */ ulint type_mode; /*!< lock type, mode, LOCK_GAP or LOCK_REC_NOT_GAP, LOCK_INSERT_INTENTION, wait flag, ORed */ hash_node_t hash; /*!< hash chain node for a record lock */ dict_index_t* index; /*!< index for a record lock */ union { lock_table_t tab_lock;/*!< table lock */ lock_rec_t rec_lock;/*!< record lock */ } un_member; /*!< lock details */};

 

表锁:使用表的数据字典进行标示,并保持一个链表,记录table上的所有锁记录。

记录锁:记录锁使用space+page_no唯一进行标示一个page页,n_bits标示这个页的记录,1表示加锁。

锁记录:lock_t表示一个锁记录,事务锁永远都和trx关联,trx_locks表示这个事务的所有锁记录。

3. 全局结构

  

/** The lock system struct */struct lock_sys_struct{    hash_table_t*    rec_hash;    /*!< hash table of the record locks */    ulint        rec_num;};/** The lock system */extern lock_sys_t*    lock_sys;

Innodb建立了一个全局的hash表,所有事务添加的锁,都记录在全局的事务表中,并使用record的space+page_no进行hash bucket的计算。入下图所示:

对于不同的space+page_no,通过hash key计算,映射到不同的bucket上,对于比如两条不同的update语句更新同一条记录的时候,不同的session,分别创建lock_t并加入到node1和node2中。这样就实现了所有的事务锁维护在hash+link的结构中。

不同的bucket互不影响,所有的wait,signal都通过相同的bucket下的链表来实现。

我们可以看一个函数就比较清楚了:

通过扫描hash结构+link结构来计算当前系统上有多少lock_t.
lock_get_n_rec_locks(void){ lock_t* lock; ulint n_locks = 0; ulint i; ut_ad(mutex_own(&kernel_mutex)); for (i = 0; i < hash_get_n_cells(lock_sys->rec_hash); i++) { lock = HASH_GET_FIRST(lock_sys->rec_hash, i); while (lock) { n_locks++; lock = HASH_GET_NEXT(hash, lock); } } return(n_locks);}

注:所有的lock_t统计信息,以及锁的相容性测试对象,wait和signal的操作,都是通过这个全局结构进行实现的。

4. 锁的gap模式

  #define LOCK_ORDINARY 0

  #define LOCK_GAP 512

  #define LOCK_REC_NOT_GAP 1024

行级锁实现的gap模式:

  1. record lock:记录锁,根据索引记录锁主单行记录

  2. gap lock:gap锁,锁住一个记录的区间

  3. next-gap lock:包含了记录锁和gap锁

锁的gap模式主要为了实现以下:

  1. 丢失更新:对于多事务更新相同的记录,需要记录锁保证事务间的互斥,防止丢失更新。

  2. 可重复读:在read repeatable的事务隔离级别下,需要锁住记录的gap,来保证可重复读。

 

5. 隐式锁和显式锁

  对于cluster index的记录锁而言,如select * from table where id=1 for update而言,会显示的在id=1的聚簇索引上添加行级锁。

如果是update语句,除了在cluster_index上添加锁以为,还需要在二级索引上添加锁。

但cluster index添加的是显示的锁,而二级索引使用隐式锁。

隐式锁: 是一种延迟的加锁方式,毕竟加锁是有开销的,所以使用一种乐观的方式,因为主键索引记录上有trx_id,如果判断主键记录上的trx_id是活动的事务,那么才加显示的锁。

    这样,最大化的减少记录加锁的机会。

 

下一篇介绍具体的加锁过程: