Innodb执行insert造成死锁的问题

背景

起因是线上报了一个错误信息，Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction，这是Mysql检测到死锁后，自动回滚了事务引发的异常。spring框架里打印了异常堆栈，所以很快就定位到哪一行代码出了问题。

业务的伪代码如下：

val result = query("select * from game where user_id = xx and game_id = xx")
if (result == null) {
	excute("Insert Into game_player(game_id,user_id) Values(?,?)")
}

-- table schema
create table game (
	id bigint,
	game_id bigint,
	user_id bigint,
	primary key(id),
  constraint unique_game_id_user_id unique (game_id, user_id)
)

看了代码逻辑，只有insert的时候会加一个行锁，死锁要有两个锁被多个线程账户等待，才会发生。就算有并发的情况，同时插入两条一样的记录，第二个事务也是处于等待锁的状态，等待锁超时后就报获取锁超时，也不会发生死锁。

查看死锁信息

然后通过show engine innodb status命令看一下死锁的相关信息。

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LATEST DETECTED DEADLOCK
------------------------
2023-12-29 05:43:26 22399693092608
*** (1) TRANSACTION:
TRANSACTION 3701497, ACTIVE 29 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 4 lock struct(s), heap size 1128, 2 row lock(s), undo log entries 1
MySQL thread id 43921, OS thread handle 22399139387136, query id 225853288 122.225.228.122 admin update
Insert Into game(game_id,user_id) Values(1,1)

*** (1) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 77 page no 18 n bits 624 index unique_gameId_userId of table `demo`.`game` trx id 3701497 lock mode S locks gap before rec
Record lock, heap no 237 PHYSICAL RECORD: n_fields 3; compact format; info bits 0
 0: len 8; hex 8f5b6f9141c00000; asc  [o A   ;;
 1: len 8; hex 8026440340000040; asc  &D @  @;;
 2: len 8; hex 8f981c8273000000; asc     s   ;;

*** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 77 page no 18 n bits 624 index unique_gameId_userId of table `demo`.`game` trx id 3701497 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting
Record lock, heap no 237 PHYSICAL RECORD: n_fields 3; compact format; info bits 0
 0: len 8; hex 8f5b6f9141c00000; asc  [o A   ;;
 1: len 8; hex 8026440340000040; asc  &D @  @;;
 2: len 8; hex 8f981c8273000000; asc     s   ;;

*** (2) TRANSACTION:
TRANSACTION 3701499, ACTIVE 21 sec inserting
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 4 lock struct(s), heap size 1128, 2 row lock(s), undo log entries 1
MySQL thread id 43945, OS thread handle 22399490520832, query id 225853305 122.225.228.122 admin update
Insert Into game(game_id,user_id) Values(1,1)

*** (2) HOLDS THE LOCK(S):
RECORD LOCKS space id 77 page no 18 n bits 624 index unique_gameId_userId of table `demo`.`game` trx id 3701499 lock mode S locks gap before rec
Record lock, heap no 237 PHYSICAL RECORD: n_fields 3; compact format; info bits 0
 0: len 8; hex 8f5b6f9141c00000; asc  [o A   ;;
 1: len 8; hex 8026440340000040; asc  &D @  @;;
 2: len 8; hex 8f981c8273000000; asc     s   ;;

*** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
RECORD LOCKS space id 77 page no 18 n bits 624 index unique_gameId_userId of table `demo`.`game` trx id 3701499 lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting
Record lock, heap no 237 PHYSICAL RECORD: n_fields 3; compact format; info bits 0
 0: len 8; hex 8f5b6f9141c00000; asc  [o A   ;;
 1: len 8; hex 8026440340000040; asc  &D @  @;;
 2: len 8; hex 8f981c8273000000; asc     s   ;;

*** WE ROLL BACK TRANSACTION (2)

从错误信息里，发现是事务3701497和3701499产生了死锁，我们简称事务1和事务2。

事务1里持有了unique_game_id_user_id这个索引上624这个位置的记录的共享间隙锁。它在等待unique_game_id_user_id索引同一个位置的插入意向锁，这是排他间隙锁的一种类型。

事务2的锁状态和事务1一样，也是获取了同个索引位置共享间隙锁，在等待这个位置的排他间隙锁，所以它们陷入了锁死。

哪来的共享锁？

从死锁日志描述里存在一个共享间隙锁，但代码里的查询语句：select * from game where user_id = xx and game_id = xx。没有加任何锁，也不会占用共享间隙锁。

既然问题不是出在select上，那就是在insert上了。

在Mysql官方文档里描述，insert语句插入的加锁过程是这样：

插入意向间隙锁。加意向锁而不是排它间隙锁的好处是，在并发插入时候，如果插入行没有重复就不会相互阻塞。
获得意向锁之后，如果插入行没有重复，则获得行锁，进行插入操作。
如果插入行重复了，就尝试获取一个共享的临键锁。这时，间隙锁获取成功，等待获取行的读锁。
如果上个一个事务提交，则会释放这行的行锁。当前事务就成功获得共享行锁，写入的时候提示行重复。
如果上一个事务回滚。则会释放这行的行锁。另外行不存在了，临键锁退化为间隙锁。当前事务就成功获得间隙锁，再申请插入意向锁，记录插入成功，再获得行锁。

共享锁来自并发insert

再回到上面的死锁日志，里面描述的共享间隙锁其实是insert语句执行时，发现有重复记录，那么当前事务会尝试获得的共享锁。

完整的逻辑是这样的，有三个事务同时执行insert。事务1执行成功后获得了该记录的行锁，但是事务没提交，所以行锁没释放。事务2执行插入，发现记录冲突了，会尝试获取共享临键锁，因为事务1行锁未释放，事务2只能获取临键锁中的间隙锁，无法获得行锁。所以当前事务要排队等待获取共享行锁。事务3也是一样的逻辑。

这时，事务1没有提交，而是因为某些原因回滚了事务。接着事务2和3排队等待的共享行锁都不需要了，有之前获得的间隙锁就行。然后它们又一起去获取排它的插入意向锁，插入意向锁和间隙锁是互斥的，其他事务未释放间隙锁，当前事务就无法获得插入意向锁。这样，事务2个3的间隙锁和插入意向锁形成了死锁。

小结

至此，死锁的原因是找到了，因为并发原因导致同一个请求被多次触发。多个事务同时执行同样的insert，在第一个事务回滚时，导致出现死锁。

在官方文档的描述里，除了执行三个insert会有死锁，先执行delete再执行三个insert也会出现死锁。原因是一样的，第一个事务执行delete后，其他事务因为锁冲突，也会先拿到共享锁。等第一个事务回滚后，就产生死锁。

当出现死锁时，我们可以通过show engine innodb statue命令查看死锁信息。当然也可以打开全局的死锁日志，将每次死锁信息都记录下来。