MySQL锁、事务、多版本并发控制的基础知识

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):数据库总是从一个一致性状态转换到另一个一致性的状态
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。