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 =====
set global tx_isolation='repeatable-read';
create table t1(c1 int primary key, c2 int unique) engine=innodb;
insert into t1 values(1,1),(2,2);
#会话信息
              session 1:             |              session 2:
begin;                               |
#(1,1) 加LOCK_X|LOCK_REC_NOT_GAP     |
delete from t1 where c1=1;           |
                                     |
                                     |     begin;
                                     |     # (1,1)加LOCK_X|LOCK_ORDINARY 等待
                                     |     select * from t1 where c1 <= 1  for update;
commit;                              |
                                     |     #(1,1)被删除，purge清理delete mark时，(1,1)上的锁继承到(2，2)上，锁为LOCK_X|LOCK_GAP
                                     |     #同时(1,1)上的锁都释放，session 2等待成功

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 =====
set global tx_isolation='read-committed';
drop table t1;
create table t1(c1 int primary key) engine=innodb;
insert into t1  values(1),(2);
#会话信息
           session 1                    |                  session 2
begin;                                  |
#(1) 加LOCK_X|LOCK_REC_NOT_GAP          |
delete from t1 where c1=1;              |
                                        |
                                        |           begin;
                                        |           #(1)加LOCK_S|LOCK_REC_NOT_GAP 等待
                                        |           select *from t1 where c1 <=1 lock in share mode;
                                        |
COMMIT:                                 |
                                        |           #(1)被删除，purge清理delete mark时，(1)上的锁继承到(2)上,锁为LOCK_S|LOCK_GAP
                                        |           # 同时(1)上的锁都释放，session 2等待成功
                                        |

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 =====
set global tx_isolation='read-committed';
drop table t1;
create table t1(c1 int primary key) engine=innodb;
insert into t1  values(1),(2);
# 会话信息
           session 1                                        |                  session 2
                                                            |
                                                            |           begin;
                                                            |           #(1)加LOCK_S|LOCK_REC_NOT_GAP
                                                            |           # 查询结果为(1,2)
                                                            |           select *from t1 where c1 <=1 lock in share mode;
                                                            |
begin;                                                      |
# 检查(1)上的锁与LOCK_X|LOCK_GAP|LOCK_INSERT_INTENTION       |
# 不冲突,插入成功                                            |
insert into t1 values(0);                                   |
                                                            |           #再次查询结果为(0,1,2)
commit;                                                     |           select *from t1 where c1 <=3 lock in share mode;

• 隔离级别serializable

===== SERIALIZABLE =====
set global tx_isolation='SERIALIZABLE';
drop table t1;
create table t1(c1 int primary key) engine=innodb;
insert into t1  values(1),(2);
# 会话信息
               session 1:                  |                session 2:
begin;                                     |
#(1) 加LOCK_X|LOCK_REC_NOT_GAP             |
delete from t1 where c1=1;                 |
                                           |
                                           |         begin;
                                           |         #(1)上加LOCK_S|LOCK_ORDINARY 等待
                                           |         select *from t1 where c1 <=1 ;
                                           |
commit;                                    |
                                           |
                                           |         #(1)被删除，purge清理delete mark时，(1)上的锁继承到(2)上,锁为LOCK_S|LOCK_GAP
                                           |         # 同时(1)上的锁都释放，session 2等待成功
                                           |

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