MySQL next-key lock 加鎖范圍是什么？

作者：程序員小航 2021-06-05 18:02:20

A next-key lock is a combination of a record lock on the index record and a gap lock on the gap before the index record.官網(wǎng)的解釋大概意思就是：next-key 鎖是索引記錄上的記錄鎖和索引記錄之前的間隙上的間隙鎖的組合。

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前言

某天，突然被問到 MySQL 的 next-key lock，我瞬間的反應(yīng)就是：

這都是啥啥啥???

這一個(gè)截圖我啥也看不出來呀?

仔細(xì)一看，好像似曾相識(shí)，這不是《MySQL 45 講》里面的內(nèi)容么?

1什么是 next-key lock

A next-key lock is a combination of a record lock on the index record and a gap lock on the gap before the index record.

官網(wǎng)的解釋大概意思就是：next-key 鎖是索引記錄上的記錄鎖和索引記錄之前的間隙上的間隙鎖的組合。

先給自己來一串小問號(hào)???

在主鍵、唯一索引、普通索引以及普通字段上加鎖，是鎖住了哪些索引?
不同的查詢條件，分別鎖住了哪些范圍的數(shù)據(jù)?
for share 和 for update 等值查詢和范圍查詢的鎖范圍?
當(dāng)查詢的等值不存在時(shí)，鎖范圍是什么?
當(dāng)查詢條件分別是主鍵、唯一索引、普通索引時(shí)有什么區(qū)別?

既然啥都不懂，那只好從頭開始操作實(shí)踐一把了!

先看看看《MySQL 45 講》中丁奇老師的結(jié)論：

看了這結(jié)論，應(yīng)該可以解答一大部分問題，不過有一句非常非常重點(diǎn)的話需要關(guān)注：MySQL 后面的版本可能會(huì)改變加鎖策略，所以這個(gè)規(guī)則只限于截止到現(xiàn)在的最新版本，即 5.x 系列<=5.7.24，8.0 系列 <=8.0.13

所以，以上的規(guī)則，對(duì)現(xiàn)在的版本并不一定適用，下面我以 MySQL 8.0.25 版本為例，進(jìn)行多角度驗(yàn)證 next-key lock 加鎖范圍。

2環(huán)境準(zhǔn)備

MySQL 版本：8.0.25

隔離級(jí)別：可重復(fù)讀(RR)

存儲(chǔ)引擎：InnoDB

mysql> select @@global.transaction_isolation,@@transaction_isolation\G 
mysql> show create table t\G

如何使用 Docker 安裝 MySQL，可以參考另一篇文章《使用 Docker 安裝并連接 MySQL》

3主鍵索引

首先來驗(yàn)證主鍵索引的 next-key lock 的范圍

此時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)如圖所示，對(duì)主鍵索引來說此時(shí)數(shù)據(jù)間隙如下：

主鍵等值查詢 —— 數(shù)據(jù)存在

mysql> begin; select * from t where id = 10 for update;

這條 SQL，對(duì) id = 10 進(jìn)行加鎖，可以先思考一下加了什么鎖?鎖住了什么數(shù)據(jù)?

可以通過 data_locks 查看鎖信息，SQL 如下：

# mysql> select * from performance_schema.data_locks; 
mysql> select * from performance_schema.data_locks\G

具體字段含義可以參考官方文檔[1]

結(jié)果主要包含引擎、庫、表等信息，咱們需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)字段：

INDEX_NAME：鎖定索引的名稱
LOCK_TYPE：鎖的類型，對(duì)于 InnoDB，允許的值為 RECORD 行級(jí)鎖和 TABLE 表級(jí)鎖。
LOCK_MODE：鎖的類型：S, X, IS, IX, and gap locks
LOCK_DATA：鎖關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，對(duì)于 InnoDB，當(dāng) LOCK_TYPE 是 RECORD(行鎖)，則顯示值。當(dāng)鎖在主鍵索引上時(shí)，則值是鎖定記錄的主鍵值。當(dāng)鎖是在輔助索引上時(shí)，則顯示輔助索引的值，并附加上主鍵值。

結(jié)果很明顯，這里是對(duì)表添加了一個(gè) IX 鎖并對(duì)主鍵索引 id = 10 的記錄，添加了一個(gè) X,REC_NOT_GAP 鎖，表示只鎖定了記錄。

同樣 for share 是對(duì)表添加了一個(gè) IS 鎖并對(duì)主鍵索引 id = 10 的記錄，添加了一個(gè) S 鎖。

可以得出結(jié)論：

對(duì)主鍵等值加鎖，且值存在時(shí)，會(huì)對(duì)表添加意向鎖，同時(shí)會(huì)對(duì)主鍵索引添加行鎖。

主鍵等值查詢 —— 數(shù)據(jù)不存在

mysql> select * from t where id = 11 for update;

如果是數(shù)據(jù)不存在的時(shí)候，會(huì)加什么鎖呢?鎖的范圍又是什么?

在驗(yàn)證之前，分析一下數(shù)據(jù)的間隙。

id = 11 是肯定不存在的。但是加了 for update，這時(shí)需要加 next-key lock，id = 11 所屬區(qū)間為 (10,15] 的前開后閉區(qū)間;
因?yàn)槭堑戎挡樵儯恍枰i id = 15 那條記錄，next-key lock 會(huì)退化為間隙鎖;
最終區(qū)間為 (10,15) 的前開后開區(qū)間。
使用 data_locks 分析一下鎖信息：

看下鎖的信息 X,GAP 表示加了間隙鎖，其中 LOCK_DATA = 15，表示鎖的是主鍵索引 id = 15 之前的間隙。

此時(shí)在另一個(gè) Session 執(zhí)行 SQL，答案顯而易見，是 id = 12 不可以插入，而 id = 15 是可以更新的。

可以得出結(jié)論，在數(shù)據(jù)不存在時(shí)，主鍵等值查詢，會(huì)鎖住該主鍵查詢條件所在的間隙。

主鍵范圍查詢(重點(diǎn))

> begin; select * from t where id >= 10 and id < 11 for update;

根據(jù) 《MySQL 45 講》分析得出下面結(jié)果：

id >= 10 定位到 10 所在的區(qū)間 (10,+∞);
因?yàn)槭?>= 存在等值判斷，所以需要包含 10 這個(gè)值，變?yōu)?[10,+∞) 前閉后閉區(qū)間;
id < 11 限定后續(xù)范圍，則根據(jù) 11 判斷下一個(gè)區(qū)間為 15 的前開后閉區(qū)間;
結(jié)合起來則是 [10,15]。(不完全正確)

先看下 data_locks

可以看到除了表鎖之外，還有 id = 10 的行鎖(X,REC_NOT_GAP)以及主鍵索引 id = 15 之前的間隙鎖(X,GAP)。

所以實(shí)際上 id = 15 是可以進(jìn)行更新的。也就是說前開后閉區(qū)間出現(xiàn)了問題，個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該是 id < 11 這個(gè)條件判斷，導(dǎo)致不需要進(jìn)行了鎖 15 這個(gè)行鎖。

結(jié)果驗(yàn)證也是正確的，id = 12 插入阻塞，id = 15 更新成功。

當(dāng)范圍的右側(cè)是包含等值查詢呢?

mysql> begin; select * from t where id > 10 and id <= 15 for update;

來分析一下這個(gè) SQL：

id > 10 定位到 10 所在的區(qū)間 (10,+∞);
id <= 15 定位是 (-∞, 15];
結(jié)合起來則是 (10,15]。

同樣先看一下 data_locks

可以看出只添加了一個(gè)主鍵索引 id = 15 的 X 鎖。

驗(yàn)證下 id = 15 是否可以更新?再驗(yàn)證 id = 16 是否可以插入?

事實(shí)證明是沒有問題的!

當(dāng)然，這里有小伙伴會(huì)說，在《MySQL 45 講》里面說這里有一個(gè) bug，會(huì)鎖住下一個(gè) next-key。

《MySQL 45 講》第 21 講

事實(shí)證明，這個(gè) bug 已經(jīng)被修復(fù)了。修復(fù)版本為 MySQL 8.0.18。但是并沒有完全修復(fù)!!!

參考鏈接地址：

https://dev.mysql.com/doc/relnotes/mysql/8.0/en/news-8-0-18.html#mysqld-8-0-18-bug

搜索關(guān)鍵字：Bug #29508068)

咱們可以分別用 8.0.17 進(jìn)行復(fù)現(xiàn)一下：

MySQL 8.0.17

在 8.0.17 中 id <= 15 會(huì)將 id = 20 這條數(shù)據(jù)也鎖著，而在 8.0.25 版本中則不會(huì)。所以這個(gè) bug 是被修復(fù)了的。

再來看下是前開后閉還是前開后開的問題，嚴(yán)謹(jǐn)一下，使用 8.0.17 和 8.0.18 做比較。

MySQL 8.0.17

MySQL 8.0.18

現(xiàn)在我估計(jì)大概率是在 8.0.18 版本修復(fù) Bug #29508068 的時(shí)候，把這個(gè)前開后閉給優(yōu)化成了前開后開了。

對(duì)比 data_locks 數(shù)據(jù)：

注意紅色下劃線部分，在 8.0.17 版本中 id < 17 時(shí) LOCK_MODE 是 X，而在 8.0.25 版本中則是 X,GAP。

4總結(jié)

本文主要通過實(shí)際操作，對(duì)主鍵加鎖時(shí)的 next-key lock 范圍進(jìn)行了驗(yàn)證，并查閱資料，對(duì)比版本得出不同的結(jié)論。

結(jié)論一：

加鎖時(shí)，會(huì)先給表添加意向鎖，IX 或 IS;
加鎖是如果是多個(gè)范圍，是分開加了多個(gè)鎖，每個(gè)范圍都有鎖;(這個(gè)可以實(shí)踐下 id < 20 的情況)
主鍵等值查詢，數(shù)據(jù)存在時(shí)，會(huì)對(duì)該主鍵索引的值加行鎖 X,REC_NOT_GAP;
主鍵等值查詢，數(shù)據(jù)不存在時(shí)，會(huì)對(duì)查詢條件主鍵值所在的間隙添加間隙鎖 X,GAP;
主鍵等值查詢，范圍查詢時(shí)情況則比較復(fù)雜：

8.0.17 版本是前開后閉，而 8.0.18 版本及以后，進(jìn)行了優(yōu)化，主鍵時(shí)判斷不等，不會(huì)鎖住后閉的區(qū)間。
臨界 <= 查詢時(shí)，8.0.17 會(huì)鎖住下一個(gè) next-key 的前開后閉區(qū)間，而 8.0.18 及以后版本，修復(fù)了這個(gè) bug。

優(yōu)化后，導(dǎo)致后開，這個(gè)不知道是因?yàn)閮?yōu)化后，主鍵的區(qū)間會(huì)直接后開，還是因?yàn)槭莻€(gè) bug。具體小伙伴可以嘗試一下。

結(jié)論二

通過使用 select * from performance_schema.data_locks; 和操作時(shí)間，可以看出 LOCK_MODE 和 LOCK_DATE 的關(guān)系：

LOCK_MODE	LOCK_DATA	鎖范圍
X,REC_NOT_GAP	15	15 那條數(shù)據(jù)的行鎖
X,GAP	15	15 那條數(shù)據(jù)之前的間隙，不包含 15
X	15	15 那條數(shù)據(jù)的間隙，包含 15