TiDB 4.0 新特性前瞻：白話 “悲觀鎖”

如果說在 TiDB 3.0 中，悲觀鎖是 “千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”。那麼在 TiDB 4.0 中，悲觀鎖在經歷了市場與時光的考驗後，無論是效能還是穩定性都能夠 “輕攏慢撚抹復挑，初為《霓裳》後《六么》”。TiDB 4.0 悲觀鎖，歡迎大家嚐鮮與反饋。本文將從使用者的角度，介紹悲觀鎖的使用與注意事項，主要分為以下幾方面：

• 白話悲觀鎖

• TiDB 悲觀鎖的使用和常見現象

• TiDB 悲觀鎖與 MySQL 的相容性

• 未來展望

白話悲觀鎖

自新年以來，口罩作為 2020 年最時尚的年貨，變得異常難買，為了能夠順利搶到口罩，我是夜夜輾轉難眠，日日盯著各大網站下單，通過這個過程，倒也總結出了各大平臺的的購物體驗：

• A 類網站：加購物車飛快，成功加入購物車加後，下單不一定有庫存。

• B 類網站：加購物車有點卡，成功加入購物車後，下單一定有庫存。

作為網際網路研發從業者，聰慧如你，一起來思考這兩類網站是如何實現加購物車這一邏輯？

A 類網站樂觀地假設不存在其他客戶同時搶這批口罩，庫存代表沒下單的庫存，給了客戶非常積極的體驗，我們稱這種行為下加購物車時，使用了樂觀鎖。

這種樂觀鎖使用的體驗是：前期加購物車一時爽，最終下單可不一定爽。

當存在其他網友同時跟你搶這批口罩下單時，可能會遇到以下問題：

• 提交不一定成功。

• 衝突需要重試。（其他人先下單，庫存變化，需要重試）

• 衝突嚴重且重試代價大的場景（比方說你一次性買了一萬種商品）效能差，失敗率高。

B 類網站可謂謹言慎行，假設所有在別人家購物車裡的口罩都會先於你下單，展示給你的庫存是在當前最壞場景下能夠看到的庫存，我們稱這種行為下加購物車時，使用了悲觀鎖。

如上悲觀鎖的體驗是：前期加購物車有點卡，但是加購物車成功一定有庫存。沒有庫存莫著急，等一會兒再來可能又有庫存了。

在資料庫的實現中，當同時存在多個事務去修改同一行時，也會遇到類似衝突問題，通過實現悲觀鎖，可以解決部分樂觀鎖的問題，重點如下：

• 事務提交一定成功。

• MySQL 預設支援悲觀鎖，支援了悲觀鎖意味著，MySQL 的客戶不需要修改任何程式碼，就可以輕鬆上船 TiDB。

TiDB 悲觀鎖的使用和常見現象

TiDB 支援多種方式開啟悲觀鎖，具體資訊見官方文件， 本文將以以下方式為例展開介紹：

• 執行 BEGIN PESSIMISTIC; 語句開啟的事務，會進入悲觀事務模式。

• 註釋的形式 BEGIN /*!90000 PESSIMISTIC */; 來相容 MySQL 語法。

併發更新同一行資料

如下圖, 縱軸表示時間軸，session A 和 session B 併發更新同一行資料。

可以看到悲觀鎖的行為如下：

• 在 session B 執行 DML 時，發現同一行被 session A 鎖住，等待至 session A 提交才執行。

• DML 執行成功後，最終 commit 也成功。

SELECT .. FOR UPDATE

上例展示的悲觀鎖事務與 MySQL 行為一致，理解如下：

• 純查詢語句的隔離級別為 SI 隔離級別，即讀取為事務 begin 時的版本資料。

• SELECT .. FOR UPDATE 的隔離級別為 RC，即讀取為當前已提交的版本資料。

DEADLOCK

在看這個例子之前，我們首先思考一下為什麼會有死鎖，同樣以購物為例子，假設現在小 A 和小 B 兩人都要買口罩和消毒水，可能遇到以下場景：

也就是 A 和 B 兩位都要買到這兩個商品，只能一直互相等待，也就是我們說的進入死鎖狀態，在資料庫也是類似：

上例展示的場景中 session A 和 session B 產生了死鎖，在產生死鎖時，悲觀鎖會立即檢測到並返回錯誤，將死鎖扼殺在搖籃裡。

TiDB 悲觀鎖 VS MySQL InnoDB

作為分散式資料庫 TiDB 一直努力與 MySQL 保持協議上的相容，以造福廣大 MySQL 使用者。然而 TiDB 與 MySQL 底層實現邏輯的區別，使得部分邏輯無法做到完全相容。在 TiDB 4.0 中，TiDB 悲觀鎖與 MySQL 在使用上不相容的行為詳見 官方文件 ，這裡我們簡要介紹以下幾點。

TiDB 沒有間隙鎖

當無法保證符合過濾條件的資料唯一時：

• MySQL 會鎖住過濾條件能涵蓋到的所有行：範圍鎖，全表鎖。

• TiDB 只會對讀取到的行加鎖。

具體對比如下表所示（注：table 中 id 為主鍵）：

embedded select 行為不一致

TiDB 中執行 DML 過程中包如果包含 embedded select select，對應的行不會被加鎖，MySQL 則會進行加鎖。

未來展望

事務作為資料庫的重中之重，一直是大眾關注的焦點。TiDB 自誕生以來便以支援高效能的分散式事務而聞名。本文從使用者的角度，介紹了 TiDB 4.0 中悲觀鎖的使用與注意事項，歡迎大家嚐鮮與反饋。

未來，我們會給出更多 TiDB 悲觀鎖實現原理與效能優化相關的介紹，歡迎大家持續關注。同時，TiDB 分散式事務未來還有更多激動人心的改進等著大家來一起完成，歡迎大家一起來監督來幫忙來提升，調研與實踐國際一流的分散式事務模型。更多反饋歡迎傳送至 transaction-group@pingcap.com。