MySQL 锁机制

2025年5月11日

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

InnoDB按照锁的粒度分为以下三类：
- 全局锁：锁定数据库中的所有表，粒度最大
- 表级锁：每次操作锁住整张表，粒度大，并发低，但开销小加锁快
- 行级锁：每次操作锁住一条行数据，粒度小，并发大，但开销大加锁慢
MyISAM、Memory等引擎仅支持表级锁，难以支持高并发的场景，且不支持事务，因此适用于只读或以读为主的场景
InnoDB 支持行级锁、表级锁，默认使用行级锁
几乎每种锁在实现上都会分共享锁（读锁）和排他锁（写锁），共享锁允许多个线程持有，但只能读数据，排他锁只有一个线程可以获取，且只有该线程可以读写数据。

全局锁

全局锁就是对整个数据库实例加锁，是一个重操作。加锁后整个实例就处于只读状态，后续的 DML、DDL语句，以及更新类事务提交语句都将被阻塞。典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

语法：

-- 加全局锁（FTWRL）
flush tables with read lock;
-- 数据备份
mysqldump -uroot -p****** db_name > backup_path
-- 释放锁
unlock tables;

特点：

如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的 binlog，会导致主从延迟。
如果是 InnoDB 引擎，可以在 mysqldump 备份时加上--single-transaction参数，启动一个事务，确保拿到一致性视图。而由于MVCC的支持，这个过程中数据是可以正常更新的。

表级锁

表级锁每次操作锁住整张表，实现简单，加锁速度快，但锁定粒度大，锁冲突的概率高，因此并发度低。表级锁分为两类：表锁、元数据锁。

表锁

表锁分为两种：

表共享锁（表S锁 / 读锁）: 所有事务（包括当前加锁的客户端）都只能读，不能写
表独占锁（表X锁 / 写锁）: 当前加锁的客户端可读可写，其他客户端不可读也不可写。

语法：

-- 加读锁
lock tables tb_name read;
-- 加写锁
lock tables tb_name write;
-- 释放锁
unlock tables;
-- 查看当前数据库中的加锁情况：
select object_type, object_schema, object_name,lock_type, lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

另外，对于不支持行锁的 MyISAM 等引擎来说，默认的就是表锁，所以 DML 语句会自动加解写锁，DQL 语句自动加解读锁。还有连接断开时也会自动释放锁。

元数据锁

当查询一个表中的数据时，如果另一个线程对这个表结构做变更，删了一列，那么查询线程拿到的结果跟表结构就不一致了，这肯定是不合理的，这时就需要用到元数据锁。

Meta Data Lock（MDL）位于 Server 层，MDL 加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的一致性，避免 DML 与 DDL 冲突，保证读写的正确性。也就是说表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。

MDL 也分共享锁和排他锁：

DML 和 DQL 语句会自动申请 MDL 共享锁，多个线程可同时 CRUD
DDL 语句执行期间可能申请排它锁，也可能申请共享锁，具体取决于 MySQL 版本和执行的 DDL 语句。当申请的是排他锁时，其它线程不能读写。TODO: 待补充文档@chanper

行级锁

每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高，但开销大，加锁速度慢，而且可能出现死锁。

InnoDB 数据基于索引组织，因此行级锁在实现上是对索引上的索引项进行加锁，如果一条 SQL 语句操作了主键索引，MySQL 就会锁住这条主键索引，如果一条语句操作了非主键索引，MySQL 会先锁定该非主键索引，再锁定关联的主键索引。

行级锁实现上分为记录锁、间隙锁、临键锁，每种实现也分共享锁和排他锁，DQL 语句读取记录时需要先获取该记录的共享锁，DML 语句需要先获取该记录的排他锁。

记录锁

Record Lock（LOCK_REC_NOT_GAP），锁定单个行记录，防止其他事务对该行进行修改。在 RC（Read Committed）、RR（Repeatable Read）隔离级别下都支持。

间隙锁

Gap Locks（LOCK_GAP）间隙锁对索引记录间隙（不含该记录）加锁，确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙插入新记录。RR 隔离级别支持。

间隙锁唯一目的是为了防止产生幻读
间隙锁可以共存，不会限制其它事务在同一间隙上加任何行锁
如果要对索引末尾加间隙锁，可以对 Supremum 伪记录加间隙锁

临键锁

Next-Key Locks（LOCK_ORDINARY）临键锁是记录锁和间隙锁的组合，同时锁住数据和数据前面的间隙（左开右闭）。RR 隔离级别支持。

默认情况下 InnoDB 使用临键锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读
临键锁只与非唯一索引列有关，唯一索引上的查询不会存在临键锁，退化为记录锁
索引上的等值查询（普通索引），向右遍历，最后一个值不满足查询需求时，临键锁退化为间隙锁

加锁总结

SQL	记录锁类型	说明
SELECT ...	不加锁	InnoDB 引擎采用 MVCC 机制实现非阻塞读
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE	共享临键锁	扫描如果有唯一索引，则降级为记录锁
SELECT ... FOR UPDATE	排他临键锁	扫描如果有唯一索引，则降级为记录锁
UPDATE ...	排他临键锁	自动加锁，扫描如果有唯一索引，则降级为记录锁
DELETE ...	排他临键锁	自动加锁，扫描如果有唯一索引，则降级为记录锁
INSERT ...	排他记录锁	在将要插入的那一行设置

注：行级锁的实现是依靠其对应的索引，如果没用到索引的查询，就会走表锁

其它锁

意向锁

假设，事务A获取了某一行记录的排它锁，事物A尚未提交,事务B想要获取表锁时，则事物B必须要确认表的每一行都不存在排他锁，需要进行全表扫描，效率很低，此时就引入意向锁。

意向锁是 InnoDB 引擎自动维护的，当执行加行锁的语句时会自动尝试获取意向锁，无法手动操作。从范围上属于表级锁，分两种：

意向共享锁（IS）：Intention Shared Lock，当一个事务准备在某条记录上加行级共享锁时，需要先获取该表的 IS 锁
意向排他锁（IX）：Intention Exclusive Lock，当一个事务准备在某条记录上加行级排他锁时，需要先获取该表的 IX 锁

意向锁特点：

从锁粒度角度：InnoDB 允许行级锁与表级锁共存,而意向锁是表锁
从锁模式角度：意向锁是一种独立类型，辅助解决记录锁效率不及的问题
从兼容性角度：意向锁包含了共享/排他两种。

兼容互斥性：

意向锁之间是互相兼容的，不管是共享意向锁还是排他意向锁
共享意向锁和表级共享锁兼容，和表级排他锁互斥
排他意向锁和表级共享锁、表级排他锁互斥

注：从意向锁加锁时机来理解，如果表上有意向排他锁，说明有事务持有表内某个记录的行级排他锁，那么该表自然也不能加表级排他锁。而意向排他锁只能表明表里的某一行被加了行级排他锁，所以另一个事务也可以在该表上加意向排他锁，并对表内另一行加行级排他锁，行记录的锁由行级锁来控制。

在同一个事务中进行加锁操作
被加锁的记录在同一个页面中
加锁的类型一致
等待状态一致

锁所在的事务信息：指向关于生成该锁事务的相关信息
索引信息：对于行锁需要记录加锁的记录属于哪个索引
表锁/行锁信息：
- 表锁：记录对哪个表加锁，以及一些其它信息
- 行锁：记录表空间Id、所在页号、以及结构末尾的比特位数。每条记录对应一个比特位，记录是否加锁
type_mode: 32位数，其中
- 低四位 - lock_mode: 锁的模式，包括LOCK_IS, LOCK_IX, LOCK_S, LOCK_X, LOCK_AUTO_INC;
- 5~8位 - lock_type: 锁的类型，分表锁LOCK_TABLE和行锁LOCK_REC
- 其余位 - rec_lock_type: 行锁具体类型，如LOCK_ORDINARY, LOCK_GAP, LOCK_REC_NOT_GAP, LOCK_INSERT_INTENTION等。并且其中的第9个比特位标志is_waiting，即是否获取到锁
其它信息
一堆比特位：针对行锁结构，每个比特位对应一条记录，映射一个heap_no

MySQL 锁机制

全局锁

表级锁

表锁

元数据锁

行级锁

记录锁

间隙锁

临键锁

加锁总结

其它锁

意向锁

插入意向锁

AUTO_INC锁

页级锁

锁的内存结构

参考文档