23 期 | 锁等待

2024年 7月 3日 76.2k 0

本文基于 MySQL 8.0.32 源码,存储引擎为 InnoDB。

1. 先排队

不管是加表锁,还是加行锁,如果不能立即获得锁,加锁事务都需要进入锁等待状态。

事务进入锁等待状态,需要用锁结构来排队。和立即获得锁时的锁结构一样,这个锁结构的各属性都已经初始化完成。不同之处在于,它被设置为等待状态。

表锁、行锁处于等待状态时,都不能共用锁结构,而是需要申请一个新的锁结构。

每个事务对象初始化时,会预先创建 8 个表锁结构、8 个行锁结构。

事务执行过程中加锁,需要申请新的锁结构时,如果预先创建的表锁结构、行锁结构还有空闲的,可以直接找一个对应的空闲锁结构来使用,没有空闲的,则需要创建一个对应的锁结构。

事务拿到新的锁结构之后,会把 type_mode 属性的第 9 位设置为 1,表示这个锁结构处于等待状态。

23 期 | 锁等待-1

关于申请新的表锁结构、行锁结构的详细逻辑,以及各属性的初始化,可以看前面对应的文章,这里不再赘述。

锁结构的各属性初始化完成之后,加锁事务就具备加入排队大军的条件了。

多个事务对同一个表加表锁,每个事务都会申请一个表锁结构。这些表锁结构通过各自的 locks 属性形成一个链表,我们称之为 locks 链表。

对于表锁,锁结构加入表对象的 locks 链表的末尾,排队过程就开始了。

多个事务对同一个数据页中的记录加行锁,一个事务对多个数据页中的记录加行锁,也会申请多个行锁结构。

映射到 rec_hash 的数组中同一个单元的多个行锁结构,通过各自的 hash 属性形成一个链表。

处于等待状态的行锁结构,加入这个链表的末尾,排队过程也就开始了。

23 期 | 锁等待-2

同一个事务创建的一个或多个表锁结构、一个或多个行锁结构,通过各自的 trx_locks 属性形成一个链表,我们称之为 trx_locks 链表。

不管是表锁结构,还是行锁结构,都需要加入 trx_locks 链表。表锁结构会加入链表的头部,行锁结构会加入链表的末尾。

23 期 | 锁等待-3

2. 再登记

开始排队之后,跟着队伍慢慢前进,等轮到自己获得锁不就行了,又搞出来个登记,岂不是多此一举?

我们可以通过生活中的场景来理解一下为什么要弄个登记逻辑。

某个周六,小明去找 Tony 老师剪头发。

距店一步之遥时,打眼一看:咦?店里没什么人,来的正是时候。

正美着呢,到了店门口,有个热情的小哥出来迎接。

小哥笑着说:哥,来拿个号。

小明面露不悦之色,嘀咕道:都没什么人,还拿什么号?

小哥依然笑魇如花,解释说:今天人很多,要等挺长时间。好多人不想干等,拿了号排队,留下手机号之后,都去逛了。快轮到他们时,我就打电话通知他们来。

听小哥说完,小明也只好拿了号排队,留下手机号,逛去了(看!他拉着谁的手?)。

书归正传,和上面的场景一样,加锁需要等待时,也要先排个队,然后登个记。

锁等待的登记,当然不是留手机号了,而是找到一个 slot,再把加锁的相关信息记录到这个 slot 的对象中。

前面介绍锁模块的初始化时,我们知道了锁模块有个 waiting_threads 属性,指向一片内存区域。

这片内存区域有 srv_max_n_threads 个 slot,每个 slot 存放一个 srv_slot_t 对象。

锁等待时,InnoDB 会从 waiting_threads 指向的第一个 slot 开始遍历,碰到第一个空闲的 slot(in_use 属性值为 false),就登记上。

登记的主要步骤如下:

  • slot 的 in_use 属性值修改为 true,表示这个 slot 不再空闲。
  • 锁等待的超时时间保存到 wait_timeout 属性中,供后台线程检查锁等待超时使用。
  • 修改 slot 的其它属性,不一一介绍了。
  • 通知后台线程发生了锁等待。

完成以上步骤之后,登记过程就结束了。

3. 坐等通知

登记完成之后,就可以坐等通知了吗?

别急,还有一件小小的情况需要做。

如果本次加的是行锁,InnoDB 还需要记录锁等待的开始时间,这个开始时间就是当前时间。

如果本次加的是表锁,不会记录锁等待的开始时间,因为 server 层触发 InnoDB 加表锁时,锁等待的开始时间由 server 层记录。

InnoDB 自己发起的加表锁操作,不计算锁等待消耗的时间,也就不需要记录开始时间了。

记录锁等待的开始时间这件小事完成了,就可以坐等通知了。

发生以下事件时,锁等待的事务会收到通知:

  • 锁等待超时了。
  • 其它事务释放锁时,当前事务获得了锁。
  • 解决死锁时,当前事务被选择成为受害者。

4. 总结

锁等待的流程比较简单,主要步骤如下:

  • 申请一个锁结构,加入链表,开始排队。
  • 找到一个空闲的 slot,把加锁的相关信息记录到这个 slot 的对象中,完成登记工作。
  • 如果加的是行锁,还需要记录锁等待的开始时间。
  • 坐等通知。

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