温故知新-Mysql锁&事务&MVCC

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锁概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制（避免争抢）。 在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用之外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如 何保证数据并发访问的一致性、有效性是全部数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的 一个重要因素。从这个角度来讲，锁对数据库而言显得尤为重要，也更加复杂

锁分类

• 从对数据操做的粒度分

1） 表锁：操做时，会锁定整个表。 2） 行锁：操做时，会锁定当前操做行。

• 从对数据操做的类型分

1） 读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操做能够同时进行而不会互相影响 2） 写锁（排它锁）：当前操做没有完成以前，它会阻断其余写锁和读锁

• Mysql 锁

相对其余数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特色是不一样的存储引擎支持不一样的锁机制。下表中罗 列出了各存储引擎对锁的支持状况：

• MySQL这3种锁的特性可大体概括以下 ：

  • 表锁

  偏向MyISAM 存储引擎，开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的几率最高,并发度最低。

  • 行锁

  偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的几率最低,并发度也最高。

  • 页面锁

  开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度通常

MyISAM 表锁

• 对MyISAM 表的读操做，不会阻塞其余用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
• 对MyISAM 表的写操做，则会阻塞其余用户对同一表的读和写操做；

简而言之，就是读锁会阻塞写，可是不会阻塞读。而写锁，则既会阻塞读，又会阻塞写。

• 此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合作写为主的表的存储引擎的缘由。由于写锁后，其余线程不能作任何操做，大量的更新会使查询很可贵到锁，从而形成永远阻塞。

InnoDB 行锁

• 行锁特色 ：偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的几率最低,并发度也最高。
• InnoDB 与 MyISAM 的最大不一样有两点：一是支持事务；二是 采用了行级锁。

事务及其ACID属性

• 事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具备如下4个特性，简称为事务ACID属性。

  

• 并发事务处理带来的问题

• 事务隔离级别
  • 为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供必定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格，并发反作用越小，但付出的代价也就越大，由于事务隔离实质上就是使用事务在必定程度上“串行化” 进行，这显然 与“并发” 是矛盾的。
  • 数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、 Serializable，这四个级别能够逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

    

    Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read；

InnoDB 的行锁模式

InnoDB 实现了如下两种类型的行锁。

• 共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据能够共享一把锁，都能访问到数据，可是只能读不能修改。
• 排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其余锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其余事务就不能再获取该行的其余锁，包括共享锁和排他锁，可是获取排他锁的事务是能够对数据就行读取和修改。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；

• 无索引行锁升级为表锁

若是不经过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的全部记录加锁，实际效果跟表锁同样。

• 间隙锁危害

当咱们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁； 对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫作 "间隙（GAP）" ，InnoDB也会对这个 "间隙" 加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁（Next-Key锁）

注意

• InnoDB存储引擎因为实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，可是在总体并发处理能力方面要远远因为MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的总体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优点。

• 可是，InnoDB的行级锁一样也有其脆弱的一面，当咱们使用不当的时候，可能会让InnoDB的总体性能表现不只不 能比MyISAM高，甚至可能会更差。

1. 尽量让全部数据检索都能经过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁。
2. 合理设计索引，尽可能缩小锁的范围
3. 尽量减小索引条件，及索引范围，避免间隙锁
4. 尽可能控制事务大小，减小锁定资源量和时间长度
5. 尽可以使用低级别事务隔离（可是须要业务层面知足需求）

MVCC

MVCC (Multiversion Concurrency Control) 中文全程叫多版本并发控制，是现代数据库（包括 MySQL、Oracle、PostgreSQL 等）引擎实现中经常使用的处理读写冲突的手段，目的在于提升数据库高并发场景下的吞吐性能。

• 如此一来不一样的事务在并发过程当中，SELECT 操做能够不加锁而是经过 MVCC 机制读取指定的版本历史记录，并经过一些手段保证保证读取的记录值符合事务所处的隔离级别，从而解决并发场景下的读写冲突。

InnoDB 中的 MVCC

• InnoDB MVCC 实现原理的关键

一、事务版本号 二、表的隐藏列。 三、undo log 四、 read view

InnoDB 中 MVCC 的实现方式为：每一行记录都有两个隐藏列：DATA_TRX_ID、DATA_ROLL_PTR（若是没有主键，则还会多一个隐藏的主键列）。

• DATA_TRX_ID

记录最近更新这条行记录的事务 ID，大小为 6 个字节

• DATA_ROLL_PTR

表示指向该行回滚段（rollback segment）的指针，大小为 7 个字节，InnoDB 即是经过这个指针找到以前版本的数据。该行记录上全部旧版本，在 undo 中都经过链表的形式组织。

• DB_ROW_ID

行标识（隐藏单调自增 ID），大小为 6 字节，若是表没有主键，InnoDB 会自动生成一个隐藏主键，所以会出现这个列。另外，每条记录的头信息（record header）里都有一个专门的 bit（deleted_flag）来表示当前记录是否已经被删除。

• 组织 Undo Log 链

  

• 如何实现一致性读 —— ReadView InnoDB 为了解决这个问题，设计了 ReadView（可读视图）的概念。 ReadView ：每一个 SELECT 语句开始时，会生成一致性视图，ReadView 中是当前活跃的事务 ID 列表，称之为 m_ids，其中最小值为 up_limit_id，最大值为low_limit_id，事务 ID 是事务开启时 InnoDB 分配的，其大小决定了事务开启的前后顺序，所以咱们能够经过 ID 的大小关系来决定版本记录的可见性；

1. 若是被访问版本的 trx_id 小于 m_ids 中的最小值 up_limit_id，说明生成该版本的事务在 ReadView 生成前就已经提交了，因此该版本能够被当前事务访问。
2. 若是被访问版本的 trx_id 大于 m_ids 列表中的最大值 low_limit_id，说明生成该版本的事务在生成 ReadView 后才生成，因此该版本不能够被当前事务访问。须要根据 Undo Log 链找到前一个版本，而后根据该版本的 DB_TRX_ID 从新判断可见性。
3. 若是被访问版本的 trx_id 属性值在 m_ids 列表中最大值和最小值之间（包含），那就须要判断一下 trx_id 的值是否是在 m_ids 列表中。若是在，说明建立 ReadView 时生成该版本所属事务仍是活跃的，所以该版本不能够被访问，须要查找 Undo Log 链获得上一个版本，而后根据该版本的 DB_TRX_ID 再从头计算一次可见性；若是不在，说明建立 ReadView 时生成该版本的事务已经被提交，该版本能够被访问。
4. 此时通过一系列判断咱们已经获得了这条记录相对 ReadView 来讲的可见结果。此时，若是这条记录的 delete_flag 为 true，说明这条记录已被删除，不返回。不然说明此记录能够安全返回给客户端。

参考

MySQL InnoDB MVCC 机制的原理及实现

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