⭐ 题目日期：

快手 - 2024/12/29

📝 题解：

在 InnoDB 存储引擎中，锁的管理和记录是通过 内存数据结构 和 事务系统 实现的。锁信息不会持久化到磁盘，而是存储在内存中，并通过事务的生命周期动态管理。以下是锁的记录方式和存储位置的详细说明：

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一、锁的存储位置

1. 内存中的锁结构

• 锁对象（Lock Struct）： InnoDB 为每个被锁定的资源（如行记录、间隙）在内存中创建一个锁结构（lock_t），包含以下信息：
  • 锁类型：行锁（Record Lock）、间隙锁（Gap Lock）、临键锁（Next-Key Lock）等。
  • 事务信息：持有该锁的事务指针（trx_t）。
  • 锁定的资源标识：如记录的索引位置、间隙范围。
  • 锁模式：共享锁（S锁）或排他锁（X锁）。
• 全局锁表（Lock Table）： 所有活跃的锁对象通过哈希表组织，哈希键由 锁定的资源标识（如空间 ID、页号、记录位置）生成，便于快速查找。

2. 事务系统

• 事务对象（trx_t）： 每个事务维护一个锁链表，记录该事务持有的所有锁对象。
  • 事务提交或回滚时，会遍历链表释放所有锁。

3. 数据字典

• 索引结构： InnoDB 的索引（B+树）中存储了记录的物理位置信息，锁的申请基于索引定位到具体的记录或间隙。

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二、锁的记录方式

锁的具体记录方式与 索引类型 和 锁定范围 密切相关：

1. 行锁（Record Lock）

• 锁定目标：索引中的具体记录（主键或二级索引）。
• 记录方式：
  • 对主键索引的记录加锁时，直接锁定主键对应的行。
  • 对二级索引的记录加锁时，会同时锁定二级索引项和对应的主键索引项（防止通过其他索引路径修改数据）。

2. 间隙锁（Gap Lock）

• 锁定目标：索引记录的间隙范围（区间）。
• 记录方式：
  • 例如，锁定 (5, 10) 的间隙，阻止其他事务插入 id=6 到 id=9 的值。
  • 间隙锁仅存在于 REPEATABLE READ 隔离级别。

3. 临键锁（Next-Key Lock）

• 锁定目标：行锁 + 间隙锁的组合（锁定记录及其之前的间隙）。
• 记录方式：
  • 例如，锁定 (5, 10]，即间隙 (5, 10) 和记录 10。
  • 默认的锁模式，用于防止幻读。

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三、锁的申请与释放流程

1. 申请锁

1. 事务通过索引定位到需要锁定的记录或间隙。
2. 检查内存中的锁表，判断是否存在冲突的锁（如其他事务已持有排他锁）。
3. 若无冲突，创建锁对象并加入事务的锁链表和全局锁表。
4. 若存在冲突，事务进入等待状态，直到锁被释放或超时。

2. 释放锁

• 事务提交或回滚： 释放事务持有的所有锁对象，并从全局锁表中删除。
• 显式释放： 某些场景下（如悲观锁提前释放），可通过 ROLLBACK 或 COMMIT 释放锁。

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四、锁的可见性与监控

1. 查看锁信息

通过以下方式监控当前锁状态：

• SHOW ENGINE INNODB STATUS： 输出 TRANSACTIONS 部分，显示活跃事务和锁信息。

  SHOW ENGINE INNODB STATUS;

• information_schema 系统表：

  -- 查看当前活跃的锁
  SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCKS;
  
  -- 查看锁等待关系
  SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCK_WAITS;

2. 示例输出

--- TRX HAS BEEN WAITING 5 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 12345 page no 7 n bits 80 index PRIMARY of table `test`.`t`
trx id 67890 lock_mode X locks rec but not gap waiting

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五、锁的优化与注意事项

1. 索引设计：
   • 为查询条件添加合适的索引，避免全表扫描导致的表级锁。
   • 唯一索引减少间隙锁的冲突范围。
2. 事务设计：
   • 尽量缩短事务长度，减少锁持有时间。
   • 避免在事务中执行耗时操作（如网络调用）。
3. 隔离级别选择：
   • 根据业务需求选择最低隔离级别（如 READ COMMITTED 可减少间隙锁）。
4. 监控与调优：
   • 定期检查锁等待和死锁日志（SHOW ENGINE INNODB STATUS）。
   • 配置 innodb_lock_wait_timeout 控制锁等待超时时间。

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六、总结

• 锁的存储：内存中的锁对象（lock_t）和事务系统（trx_t）动态管理。
• 锁的记录：基于索引结构，通过行锁、间隙锁、临键锁保护数据完整性。
• 核心价值：通过细粒度锁机制实现高并发事务的隔离性，但需合理设计索引和事务，避免性能问题。