MySQL(InnoDB剖析):---锁之（自增长与锁、外键和锁）

一、自增长与锁

• 自增长在数据库中是非常常见的一种属性，也是开发人员首选的主键方式

自增长计数器

• 在InnoDB的内存结构中，对每个含有自增长值的表都有一个自增长计数器（auto-increment counter），当对含有自增长的计数器的表进行插入操作时，这个计数器会被初始化
• 执行如下的语句可以得到计数器的值

select max(auto_inc_col) from t for update;

自增长与锁（AUTO-INC Locking）

• 插入操作会依据这个自增长的计数器值加1赋值给自增长列。这个实现方式称作AUTO-INC Locking
• 这种锁其实是采用一种特殊的表锁机制，为了提高插入的性能，锁不是在一个事务完成后才释放，而是在完成对自增长值插入的SQL语句后立即释放
• 虽然AUTO-INC Locking从一定程度上提高了并发插入的效率，但是还存在一些性能上的问题：
  • 首先，对于有自增长值的列的并发插入性能较差，事务必须等待前一个插入的完成（虽然不用等待事务的完成）
  • 其次，对于INSERT...SELECT的大数据量的插入会影响插入的性能，因为另一个事务中的插入会被阻塞

innodb_autoinc_lock_mode参数

• 从MySQL 5.1.22开始，InnoDB提供了一种轻量级互斥量的自增长实现机制，这种机制大大提高了自增长值插入的性能
• 并且从该版本开始，InnoDB存储引擎提供了此参数来控制自增长的模式。该参数的默认值为1

• 介绍自增长实现方式之前，需要对自增长的插入类型进行分类，如下表所示：

• 该参数共有3个有效值（0、1、2），具体说明如下：

InnoDB与MyIASM的不同之处

• 此外，还需要注意的是InnoDB中自增长的实现与MyIASM不同，MyIASM是表锁设计，自增长不用考虑并发插入的问题

• 因此在master上用InnoDB存储引擎，在slave上用MyIASM存储引擎的replication架构下，用户必须考虑这两种情况

• 另外，在InnoDB中，自增长的列必须是索引，同时必须是索引的第一个列。如果不是第一个列，MySQL会抛出异常，而MyIASM存储引擎没有这个限制。如下图所示

create table t(
    a int auto_increment,
    b int,
    key(b,a)
)engine=InnoDB;

create table t2(
    a int auto_increment,
    b int,
    key(b,a)
)engine=MyISAM;

二、外键和锁

• 外键主要用于引用完整性的约束检查
• 在InnoDB中，对于一个外键列，如果没有显示地对这个列加索引，InnoDB会自动对其加一个索引，因为这样可以避免加锁——这比Oracle数据库做得好，Oracle数据库不会自动添加索引，用户必须手动添加，这也导致了Oracle可能产生死锁

外键和锁的工作原理

• 对于外键值的插入或更新，首先需要查询父表中的记录，即SELECT父表
• 但是对于父表的SELECT操作，不是使用一致性非锁定读的方式，因为这样会发生数据不一致的问题，因此这时使用的是SELECT...LOCK IN SHARE MODE方式，即主动对父表加一个S锁。如果这时父表上已经有X锁，子表上的操作会被阻塞

演示案例

• 创建一个父表parent，向其中插入3条记录

• create table parent(
      id int primary key
  );
   
  insert into parent select 1;
  insert into parent select 2;
  insert into parent select 3;
   
  select * from parent;

  

• 创建一个子表child。其中子表的第二个字段为外键，指向于parent表的id字段

create table child(
    child_id int primary key,
    parent_id int not null,
    foreign key(parent_id) references parent(id)
);
 
insert into child select 1,1;
 
select * from child;

• 现在开启会话A，在会话A中删除parent表中id为3的记录（此时在id为3的记录上加了一个X锁），但是事务不提交：

begin;
 
delete from parent where id=3;

• 此时开启一个会话B，想在会话B中向child表中插入一条语句（加S锁），由于第二个字段是外键，那么这条语句会被阻塞（因为parent中id为3的字段已经加了X锁），从图片中可以看到insert语句被阻塞

begin;
 
insert into child select 2,3;

• 设想一些（只是假想，不是真的）：如果使用的是一致性的非锁定读，这时Session B会读到父表有id=3的记录。数据在父子表就会存在不一致的情况
• 现在会话C中查询Innodb_locks表，会看到如下结果：

select * from information_schema.innodb_locks\G

• 过了一会之后，我们再次查看会话B，可以看到等待锁的时间超时了，这条语句也就插入失败了

• 整个过程如下图所示：

• 备注：当我们的会话A提交之后，会话B的插入语句也会失败，因为会话A已经将parent表中id为3的字段删除了，因此会话B插入会失败，这样保证了父子表之间的数据完整性与一致性

内容摘自《Mysql技术内幕---InnoDB存储引擎》