不久之前，有位讀者問(wèn)了一個(gè)關(guān)于insert intention waiting的問(wèn)題，回答過(guò)程中，我還把意向鎖（intention lock）和插入意向鎖（insert intention lock）搞混了，實(shí)際上這是 2 種不同類(lèi)型的鎖。

為此，我研究了下插入意向鎖，于是有了這篇文章。

本文基于 MySQL 8.0.32 源碼，存儲(chǔ)引擎為 InnoDB，事務(wù)隔離級(jí)別為可重復(fù)讀。如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系『一樹(shù)一溪』公眾號(hào)作者，轉(zhuǎn)載后請(qǐng)標(biāo)明來(lái)源。

(資料圖片僅供參考)

正文

1、什么是插入意向鎖？

我們先來(lái)看看官方定義：插入意向鎖是由 INSERT 操作在插入記錄之前加的一種間隙鎖。

官方文檔原文如下：

An insert intention lock  is a type of gap lock  set by INSERT operations  prior to row insertion.

我們?cè)賮?lái)看看插入意向鎖的加鎖代碼：

// 為了方便閱讀，代碼格式做了調(diào)整。// storage/innobase/lock/lock0lock.ccdberr_t lock_rec_insert_check_and_lock(...){  ...  const ulint type_mode =               LOCK_X |               LOCK_GAP |               LOCK_INSERT_INTENTION;  const auto conflicting =      lock_rec_other_has_conflicting(type_mode, block, heap_no, trx);  ...  if (conflicting.wait_for != nullptr) {    RecLock rec_lock(thr, index, block, heap_no, type_mode);    trx_mutex_enter(trx);    err = rec_lock.add_to_waitq(conflicting.wait_for);    trx_mutex_exit(trx);  }  ...}

type_mode 包含了 3 個(gè)標(biāo)志位：

LOCK_X，表示這是個(gè)排他鎖。LOCK_GAP，表示這是個(gè)間隙鎖。LOCK_INSERT_INTENTION，表示這是插入意向鎖。

代碼和官方文檔可以相互印證：插入意向鎖是一種排他（LOCK_X）間隙鎖（LOCK_GAP）。

2、為什么需要插入意向鎖？

通過(guò)前面的介紹，我們知道了：插入意向鎖本質(zhì)上是間隙鎖。

那么，問(wèn)題來(lái)了：既然有了間隙鎖，那還弄個(gè)插入意向鎖干啥？

答案當(dāng)然是有用了。

有啥用？

說(shuō)來(lái)話長(zhǎng)。

那我們就長(zhǎng)話長(zhǎng)說(shuō)，先從間隙鎖說(shuō)起。

我們先來(lái)看一下間隙鎖的特點(diǎn)：

間隙鎖的唯一用途是阻止其它事務(wù)插入記錄到間隙中，以實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀。共享間隙鎖、排他間隙鎖的功能完全一樣。間隙鎖可以共存，一個(gè)事務(wù)持有某個(gè)間隙的鎖，該間隙鎖釋放之前，其它事務(wù)也可以申請(qǐng)并獲得該間隙的鎖，并且不區(qū)分共享鎖還是排他鎖。

由于多個(gè)間隙鎖可以共存，插入記錄需要加鎖時(shí)，如果直接使用間隙鎖，一個(gè)事務(wù)鎖住了某個(gè)間隙，其它事務(wù)執(zhí)行 INSERT 語(yǔ)句還可以插入記錄到該間隙中，也就違背了間隙鎖用于實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀這一特點(diǎn)了。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，InnoDB 引入了插入意向鎖。

上一小節(jié)，我們從lock_rec_insert_check_and_lock()代碼看到了插入間隙鎖的 type_mode：

const ulint type_mode =             LOCK_X |             LOCK_GAP |             LOCK_INSERT_INTENTION;

實(shí)際上，插入意向鎖就是在排他間隙鎖的基礎(chǔ)上打了個(gè)LOCK_INSERT_INTENTION標(biāo)志。

我們通過(guò)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看一下LOCK_INSERT_INTENTION標(biāo)志的作用機(jī)制：

圖片

事務(wù) T 執(zhí)行 INSERT 語(yǔ)句，插入記錄 R到某個(gè)表的記錄 R1之前。

如果其它事務(wù)對(duì) R1 前面的間隙加了（共享或排他）間隙鎖，事務(wù) T 會(huì)申請(qǐng)對(duì)該間隙加插入意向鎖。

因?yàn)椴迦胍庀蜴i有LOCK_INSERT_INTENTION標(biāo)志，識(shí)別到這個(gè)標(biāo)志，InnoDB 就會(huì)讓 INSERT 語(yǔ)句進(jìn)入等待狀態(tài)。

直到 R1 前面間隙的鎖被釋放，INSERT 語(yǔ)句才能獲得插入意向鎖，插入記錄 R 到 R1 前面的間隙中。

通過(guò)LOCK_INSERT_INTENTION標(biāo)志的介紹可以看到，插入記錄時(shí)，只有使用插入意向鎖，其它事務(wù)持有的間隙鎖才能阻止插入操作插入記錄到間隙中。

也就是說(shuō)，間隙鎖需要插入意向鎖的配合，才能實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀，這就是為什么需要插入意向鎖的原因了。

3、插入意向鎖和其它鎖的關(guān)系

為了介紹這一小節(jié)的內(nèi)容，我們需要先做點(diǎn)準(zhǔn)備工作。

創(chuàng)建測(cè)試表：

USE `test`;CREATE TABLE `t1` (  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `i1` int DEFAULT "0",  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

插入測(cè)試數(shù)據(jù)：

INSERT INTO `t1`(`id`, `i1`)VALUES (10, 101), (20, 201), (30, 301);

數(shù)據(jù)如下：

通過(guò)以下命令創(chuàng)建 3 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接備用：

mysql -h127.0.0.1 -uroot -D test

3 個(gè)連接分別命名為session 1、session 2、session 3。

（1）間隙鎖會(huì)阻塞插入意向鎖

我們可以按以下步驟，驗(yàn)證間隙鎖會(huì)阻塞插入意向鎖。

第 1 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，對(duì)id = 20的記錄加間隙鎖：

BEGIN;SELECT * FROM `t1`WHERE `id` > 10 AND `id` < 20FOR SHARE;

SELECT 語(yǔ)句會(huì)鎖住id = 20的記錄前面的間隙。

第 2 步，在session 2中執(zhí)行以下 SQL，插入一條記錄到id = 20的記錄之前：

BEGIN;INSERT INTO `t1`(`id`, `i1`)VALUES (12, 121);

INSERT 語(yǔ)句發(fā)現(xiàn)id = 20的記錄前面的間隙被鎖住了，會(huì)申請(qǐng)對(duì)該間隙加插入意向鎖，并進(jìn)入等待狀態(tài)。

第 3 步，在session 3中執(zhí)行以下 SQL，查看加鎖情況：

SELECT  `engine_transaction_id` as `trx_id`,  `object_name` as `table`,  `index_name` as `index`,  `lock_type`, `lock_mode`,  `lock_status`, `lock_data`FROM `performance_schema`.`data_locks`WHERE `lock_type` = "RECORD"AND object_schema = "test";

圖片

通過(guò)加鎖情況，我們可以確認(rèn)間隙鎖會(huì)阻塞插入意向鎖：

session 1的 SELECT 語(yǔ)句持有間隙鎖（lock_mode 包含GAP）。session 2的 INSERT 語(yǔ)句正在等待插入意向鎖（lock_mode 包含INSERT_INTENTION）。

最后，在session 1、session 2中執(zhí)行ROLLBACK語(yǔ)句，回滾事務(wù)，為后面的驗(yàn)證工作做準(zhǔn)備。

（2）插入意向鎖不會(huì)阻塞間隙鎖

我們可以按以下步驟，驗(yàn)證插入意向鎖不會(huì)阻塞間隙鎖。

第 1 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，對(duì)id = 20的記錄加間隙鎖：

BEGIN;SELECT * FROM `t1`WHERE `id` > 10 AND `id` < 20FOR SHARE;

SELECT 語(yǔ)句會(huì)鎖住id = 20的記錄前面的間隙。

第 1 步加間隙鎖，是為了引發(fā)第 2 步的 INSERT 語(yǔ)句加插入意向鎖。

第 2 步，在session 2中執(zhí)行以下 SQL，插入一條記錄到id = 20的記錄之前：

BEGIN;INSERT INTO `t1`(`id`, `i1`)VALUES (12, 121);

INSERT 語(yǔ)句發(fā)現(xiàn)id = 20的記錄前面的間隙被鎖住了，會(huì)申請(qǐng)對(duì)該間隙加插入意向鎖，并進(jìn)入等待狀態(tài)。

第 3 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，回滾事務(wù)：

ROLLBACK;

SELECT 語(yǔ)句釋放間隙鎖之后，第 2 步session 2中的 INSERT 語(yǔ)句成功獲得插入意向鎖。

第 4 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，對(duì)id = 20的記錄加間隙鎖：

BEGIN;SELECT * FROM `t1`-- `id` > xx 中的 xx 取值為 15WHERE `id` > 15 AND `id` < 20FOR SHARE;

注意：因?yàn)榈?2 步的 INSERT 語(yǔ)句在id = 10 ~ 20之間插入了id = 12的記錄，第 4 步WHERE 條件id > xx中的xx必須大于12，否則會(huì)觸發(fā)id = 12的記錄上的隱式鎖邏輯，導(dǎo)致 SELECT 語(yǔ)句等待id = 20的記錄上的next-key鎖。

第 5 步，在session 3中執(zhí)行以下 SQL，查看加鎖情況：

SELECT  `engine_transaction_id` as `trx_id`,  `object_name` as `table`,  `index_name` as `index`,  `lock_type`, `lock_mode`,  `lock_status`, `lock_data`FROM `performance_schema`.`data_locks`WHERE `lock_type` = "RECORD"AND object_schema = "test";

通過(guò)加鎖情況，我們可以確認(rèn)插入意向鎖不會(huì)阻塞間隙鎖：

session 2中，第 2 步的 INSERT 語(yǔ)句持有插入意向鎖（lock_mode 包含INSERT_INTENTION）。session 1中，第 4 步的 SELECT 語(yǔ)句成功獲得了間隙鎖（lock_mode 包含GAP）。

最后，在session 1、session 2中執(zhí)行ROLLBACK語(yǔ)句，回滾事務(wù)，為后面的驗(yàn)證工作做準(zhǔn)備。

（3）插入意向鎖相互之間不會(huì)阻塞

我們可以按以下步驟，驗(yàn)證插入意向鎖相互之間不會(huì)阻塞。

第 1 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，對(duì)id = 20的記錄加間隙鎖：

BEGIN;SELECT * FROM `t1`WHERE `id` > 10 AND `id` < 20FOR SHARE;

SELECT 語(yǔ)句會(huì)鎖住id = 20的記錄前面的間隙。

執(zhí)行這一步是為了讓第 2、3 步的 INSERT 語(yǔ)句都申請(qǐng)對(duì)id = 20的記錄前面的間隙加插入意向鎖，并進(jìn)入等待狀態(tài)。

第 2 步，在session 2中執(zhí)行以下 SQL，插入一條記錄到id = 20的記錄之前：

BEGIN;INSERT INTO `t1`(`id`, `i1`)VALUES (12, 121);

INSERT 語(yǔ)句發(fā)現(xiàn)id = 20的記錄前面的間隙被鎖住了，會(huì)申請(qǐng)對(duì)該間隙加插入意向鎖，并進(jìn)入等待狀態(tài)。

第 3 步，在session 3中執(zhí)行以下 SQL，插入一條記錄到id = 20的記錄之前：

BEGIN;INSERT INTO `t1`(`id`, `i1`)VALUES (15, 151);

INSERT 語(yǔ)句發(fā)現(xiàn)id = 20的記錄前面的間隙被鎖住了，會(huì)申請(qǐng)對(duì)該間隙加插入意向鎖，并進(jìn)入等待狀態(tài)。

第 4 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，查看鎖等待情況：

SELECT  `engine_transaction_id` as `trx_id`,  `object_name` as `table`,  `index_name` as `index`,  `lock_type`, `lock_mode`,  `lock_status`, `lock_data`FROM `performance_schema`.`data_locks`WHERE `lock_type` = "RECORD"AND object_schema = "test";

圖片

由于id = 20的記錄前面的間隙被第 1 步的 SELECT 語(yǔ)句鎖住了，第 2、3 步的 INSERT 語(yǔ)句正在等待該間隙的插入意向鎖。

第 5 步，在session 1中執(zhí)行回滾語(yǔ)句，釋放id = 20的記錄上的間隙鎖：

ROLLBACK;

第 6 步，在session 1中執(zhí)行以下 SQL，查看加鎖情況：

SELECT  `engine_transaction_id` as `trx_id`,  `object_name` as `table`,  `index_name` as `index`,  `lock_type`, `lock_mode`,  `lock_status`, `lock_data`FROM `performance_schema`.`data_locks`WHERE `lock_type` = "RECORD"AND object_schema = "test";

第 2、3 步的 INSERT 語(yǔ)句同時(shí)獲得了id = 20的記錄前面間隙的插入意向鎖。

通過(guò)加鎖情況，我們可以確認(rèn)插入意向鎖相互之間不會(huì)阻塞。

3.4 next-key 鎖和插入意向鎖會(huì)相互阻塞嗎？

對(duì)于 next-key 鎖和插入意向鎖是否會(huì)相互阻塞，這里只給出結(jié)論：

next-key 鎖會(huì)阻塞插入意向鎖。插入意向鎖不會(huì)阻塞 next-key 鎖。

感興趣的讀者可以按照 3.1、3.2 小節(jié)的步驟自行測(cè)試，畢竟自己動(dòng)手獲得的知識(shí)才會(huì)記得更牢。

測(cè)試時(shí)，需要把 SELECT 語(yǔ)句 WHERE 條件中的id < 20替換為id <= 20，確保 SELECT 語(yǔ)句加的是 next-key 鎖而不是普通的間隙鎖。

4. 怎么知道加了插入意向鎖？

我們通過(guò)查詢(xún)performance_schema.data_locks，可以知道某個(gè)事務(wù)是否申請(qǐng)了對(duì)某個(gè)間隙加插入間隙鎖，這種方式我們?cè)谏弦恍」?jié)中已經(jīng)使用過(guò)多次。

如果查詢(xún)結(jié)果中某條記錄的 lock_mode 字段包含INSERT_INTENTION，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的事務(wù)申請(qǐng)了加插入意向鎖。

lock_status =WAITING說(shuō)明正在等待插入意向鎖。

lock_status =GRANTED說(shuō)明已經(jīng)獲得了插入意向鎖。

還有一種方式，只能看到正在等待的插入意向鎖，無(wú)法看到已經(jīng)獲得的插入意向鎖。

執(zhí)行SHOW ENGINE InnoDB STATUS語(yǔ)句，部分結(jié)果如下：

-- 為了方便閱讀，對(duì)以下結(jié)果的格式做了調(diào)整-- TRX HAS BEEN WAITING 2 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:RECORD LOCKS space id 0 page no 47       n bits 72       index PRIMARY of table `test`.`t1`       trx id 133955       lock_mode X       locks gap before rec       insert intention waiting

通過(guò)以上結(jié)果，我們可以得到以下信息：

事務(wù)133955正在等待（waiting）獲取插入意向鎖（insert intention）：

lock_mode X對(duì)應(yīng) type_mode 中的LOCK_X。locks gap before rec對(duì)應(yīng) type_mode 中的LOCK_GAP。insert intention對(duì)應(yīng) type_mode 中的LOCK_INSERT_INTENTION。5、總結(jié)

在排他（LOCK_X）間隙鎖（LOCK_GAP）的基礎(chǔ)上增加LOCK_INSERT_INTENTION標(biāo)志，就得到了插入意向鎖，所以，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，插入意向鎖是個(gè)特殊的間隙鎖。

間隙鎖需要插入意向鎖的配合，才能阻塞其它事務(wù)插入記錄到某個(gè)間隙中，從而實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀，這就是需要插入意向鎖的原因了。

關(guān)鍵詞：