《高性能MySQL》读书笔记之 MySQL锁事务多版本并发控制的基础知识

Posted 2020-08-03 窦金鹏的博客

1.2 并发控制
　　1.2.1 读写锁
　　　　在处理并发读或写时，通过实现一个由两种类型的锁组成的锁系统来解决问题。这两种类型的锁通常被称为 共享锁（shared lock） 和 排它锁（exclusive lock），也叫读锁（read lock）和写锁（write lock）。
　　　　读锁是共享的，或者说是不互相阻塞的。多个客户端可以在同一时刻读取同一个资源，而互不干扰。写锁则是排他的，也就是说一个写锁会阻塞其他写锁和读锁。
　　1.2.2 锁粒度
　　　　为了提高共享资源的并发性，尽量只锁定需要修改的部分数据，而不是所有数据。
　　　　表锁(table lock)

　　　　　　表锁是mysql中最基本的锁策略，并且是开销最小的策略。进行写操作（插入、删除、更新等）先需要获得写锁，这会阻塞其他用户对该表的所有读写操作。读锁之间是不相互阻塞的。写锁有比读锁更高的优先级，因此一个写锁请求可能会被插入到读锁队列的前面（写锁可以插入到锁队列的前面，反之读锁则不能插入到写锁的前面）。
　　　　　　ALTER TABLE之类的语句会使用表锁，并且会忽略存储引擎的锁机制。
　　　　行级锁（row lock）
　　　　　　行级锁可以最大限度的支持并发处理，但同时也到来了最大的锁开销。MySQL的InnoDB和XtraDB等存储引擎实现了行级锁。行级锁只在存储引擎层面实现，并且服务器层完全不了解存储引擎中的锁实现。
1.3 事务
　　事务就是一组原子性的SQL查询，这组查询要么全部执行成功，要么全部执行失败。
　　事务的ACID概念：
　　　　原子性（atomicity）：一个事务必需被视为一个不可分割的最小工作单元。
　　　　一致性（consistency）：
　　　　隔离性（isolation）：通常来说，一个事务所做的修改在最终提交以前，对其他事务是不可见的（也取决与隔离级别（Isolation level））。
　　　　持久性（durability）：一旦事务提交，则其所做的修改就会永久保存到数据库中。
　　1.3.1 隔离级别
　　　　SQL中定义了四种隔离级别：
　　　　　　READ UNCOMMITTED（未提交读）： 事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的，事务可以读取未提交的数据，也被称为脏读（Dirty Read），不推荐使用。
　　　　　　READ COMMITTED（提交读）： 一个事务开始时，只能看见已经提交了的事务所做的修改，也就是说，一个事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。
　　　　　　REPEATABLE READ（可重复读）： 解决了脏读的问题，保证在同一个事务中，多次读取同样的记录的结果是一致的。可重复读是MySQL的默认事务隔离级别。
　　　　　　SERIALIZABLE（可串行化）： 可串行化是最高的隔离级别，通过强制事务串行执行，避免了幻读的问题，但会导致大量的超时和锁争用的问题。
　　　　幻读（Phantom Read）： 当某个事务在读取某个范围内的记录时，另一个事务又在该范围插入了新的记录，当之前的事务再次读取该范围内的记录时，会产生幻行（Phantom Row）。
　　1.3.2 死锁
　　　　死锁是指两个或多个事务在同一资源上互相占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环的现象。死锁的产生有双重原因：有些是因为真正的数据冲突，有些是存储引擎的实现方式导致的。
　　　　InnoDB存储引擎，能检测到死锁的循环依赖，并立即返回一个错误。InnoDB目前的处理死锁的方法是：将持有最少行级排他锁的事务回滚。死锁发生时，只有部分或者完全回滚其中一个事务，才能打破僵局。大多数情况下，只需重新执行因死锁回滚的事务即可。
1.4 多版本并发控制（MVCC）
　　可以认为MVCC是行级锁的一个变种，实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定必要的行。
　　MVCC的实现，是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。对于多个事务，根据事务开始时间不同，每个事务对同一张表，在同一时刻看到的数据可能是不一样的。
　　InnoDB的MVCC，是通过在每行记录的后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存行的创建时间，一个保存行的过期时间（或删除时间）。当然存储的并不是实际的时间值，而是系统版本号（system version number）。每开始一个事务，系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。
　　REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC具体操作方式：
　　　　SELECT：InnoDB会根据一下两个条件检查每行记录：
　　　　　　a. InnoDB只查找版本号早于当前事务版本的数据行（行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号），这样可以保证事务读取的行，要么是在事务开始之前已经存在的，要么是事务自身插入的或者修改过的。
　　　　　　b. 行的删除版本要么未定义，要么大于当前事务的版本号。这可以确保事务读取到的行，在事务开始之前未被删除。
　　　　INSERT：
　　　　　　InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。
　　　　DELETE：
　　　　　　InnoDB为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识。
　　　　UPDATE：
　　　　　　InnoDB为插入的一行新记录，保存当前系统版本号作为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。

　　MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED两个隔离级别下工作。