InnoDB存储引擎行锁的实现
InnoDB与MyISAM不同，它实现的是一个行级锁，而非MyISAM的表锁。锁的粒度越大，则发生死锁的概率越小、锁机制开销越小，但并发能力会越低。如果锁的粒度变细，则发生死锁的概率也会增大，锁机制的开销会更大，但是并发能力能提高。表锁是如何实现的呢，以MyISAM为例，是在每个表的结构中加入一个互斥变量记录锁状态，像：
struct Table {
Row rows[MAXROWS];
pthread_mutex_t lock;//表锁
};
这样做的好处就是锁非常简单，当操作表的时候，直接锁住整个表就行，锁机制的开销非常小。但是问题也很明显，并发量上不去，因为无论多小的操作，都必须锁整个表，这可能带来其他操作的阻塞。
行锁又是如何实现的呢，Oracle是直接在每个行的block上做标记，而InnoDB则是靠索引来做。InnoDB的主键索引跟一般的索引不太一样，Key后面还跟上了整行的数据，互斥变量也是加载主键索引上的，像
struct PK_Idx {
Row row;
pthread_mutex_t lock;//行锁
};
multimap pk_idx;
这样的形式。
这样做的好处是锁的粒度小，只锁住需要的数据不被更改，但是问题也很明显，锁的开销很大，每个主键索引上都要加上一个标记，因为锁的粒度很小，可能两个不同的操作各锁住一部分行等待对方释放形成死锁，不过这个是有办法解决的，把上锁的操作封装成原子操作就行，不过并发量会受些影响。
下面是类似InnoDB的Next-Key locking算法的演示:
编译需要加-lpthread参数，例如g++ inno.cpp -lpthread -o inno
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstdlib> #include <string> #include <map> #include <unistd.h> #include <time.h> #include <pthread.h> #include <windows.h> #define LOCK pthread_mutex_lock(&lock) #define UNLOCK pthread_mutex_unlock(&lock) #define PRINT(STR, ...) LOCK;fprintf(stderr, STR, __VA_ARGS__);UNLOCK #define MAXROWS 100 using namespace std; /* 行结构 */ struct Row { int num; string info; }; /* 主键索引结构 */ struct PK_Idx { Row row; pthread_mutex_t lock;//行锁 }; /* 表结构 */ struct Table { multimap<int, PK_Idx> pk_idx; multimap<int, int> num_idx; multimap<string, int> info_idx; Row rows[MAXROWS]; pthread_mutex_t lock;//表锁 }; Table table; int pid; //全局锁 pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; /* 随机字符 */ char randChar() { return rand()%26+'A'; } /* 随机字符串 */ void randString(string &col, int len) { col = ""; for(int i=0; i<len; ++i) { col += randChar(); } } /* 初始化数据 */ void init() { pid = 0; PK_Idx pk; srand((unsigned)time(0)); //初始化表数据 for(int i=0; i<MAXROWS; ++i) { pk.row.num = rand()%MAXROWS; randString(pk.row.info, rand()%10+1); //初始化行锁 pk.lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //写入表数据 table.rows[i].num = pk.row.num; table.rows[i].info = pk.row.info; //写入索引 table.pk_idx.insert(pair<int, PK_Idx>(i, pk)); table.num_idx.insert(pair<int, int>(pk.row.num, i)); table.info_idx.insert(pair<string, int>(pk.row.info, i)); } //初始化表锁 table.lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; } /*获取范围数据*/ void select_num(int begin, int end) { int id; int cur_pid; multimap<int,int>::iterator it, itlow, itup; PK_Idx *pk; /* 按字段范围查找ID */ itlow = table.num_idx.lower_bound (begin); itup = table.num_idx.upper_bound (end); LOCK; cur_pid = pid++; UNLOCK; PRINT("%d : * Start Select:%d,%d *\n", cur_pid, begin, end); for (it=itlow; it!=itup; ++it) { id = it->second; pk = &(table.pk_idx.find(id)->second);//根据ID去查主键索引 pthread_mutex_lock(&(pk->lock));//在主键索引上加锁 PRINT("%d : LOCK Row %d: %d\t%s\n", cur_pid, id, pk->row.num, pk->row.info.c_str()); Sleep(500); } for (it=itlow; it!=itup; ++it) { id = it->second; pk = &(table.pk_idx.find(id)->second); PRINT("%d : UNLOCK Row %d\n", cur_pid, id); pthread_mutex_unlock(&(pk->lock));//使用完毕依次释放锁 } PRINT("%d : * Select Finished! *\n", cur_pid); } /*修改范围数据*/ void update_num(int begin, int end) { int id; int cur_pid; multimap<int,int>::iterator it, itlow, itup; PK_Idx *pk; itlow = table.num_idx.lower_bound (begin); itup = table.num_idx.upper_bound (end); LOCK; cur_pid = pid++; UNLOCK; PRINT("%d : * Start Update:%d,%d *\n", cur_pid, begin, end); for (it=itlow; it!=itup; ++it) { id = it->second; pk = &(table.pk_idx.find(id)->second); pthread_mutex_lock(&(pk->lock)); PRINT("%d : LOCK Row %d: %d\t%s\n", cur_pid, id, pk->row.num, pk->row.info.c_str()); Sleep(500); } for (it=itlow; it!=itup; ++it) { id = it->second; pk = &(table.pk_idx.find(id)->second); PRINT("%d : UNLOCK Row %d\n", cur_pid, id); pthread_mutex_unlock(&(pk->lock)); } PRINT("%d : * Update Finished! *\n", cur_pid); } void* test_select(void *) { int begin, end; srand((unsigned)time(0)); while(1) { begin = rand()%(MAXROWS/2); end = begin+rand()%(MAXROWS/2); select_num(begin, end); Sleep(500); } } void* test_update(void *) { int begin, end; srand((unsigned)time(0)); while(1) { begin = rand()%(MAXROWS/5); end = begin+rand()%(MAXROWS/5); update_num(begin, end); Sleep(500); } } void test() { pthread_t id[2]; if(pthread_create(&id[0], NULL, test_select, NULL) != 0) { PRINT("%s", "Create Thread Error!\n"); } if(pthread_create(&id[1], NULL, test_update, NULL) != 0) { PRINT("%s", "Create Thread Error!\n"); } while(1){ Sleep(500); } } int main() { init(); test(); return 0; } |