数据库系统原理：MVCC

• 什么是MySQL InnoDB下的当前读和快照读？
  • 当前读
    • 它读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。
  • 快照读
    • 快照读的前提是隔离级别不是可串行化，串行级别下的快照读会退化成当前读。
    • 快照读是基于提高并发性的考虑，快照读的实现基于MVCC。可以认为MVCC是行锁的一个变种，但它在很多情况下，避免了加锁操作。
    • 快照读可能读到的并不一定是最新版本，而有可能是之前的历史版本。
  • MVCC就是为了实现读或写冲突不加锁，而这个读指的就是快照读，而非当前读，当前读实际上是一种加锁的操作，是悲观锁的实现。
  • MVCC + 悲观锁：MVCC解决读写冲突，悲观锁解决写写冲突
  • MVCC + 乐观锁：MVCC解决读写冲突，乐观锁解决写写冲突
• MVCC是为了解决什么问题？
  • 锁机制可以控制并发操作，但是其系统开销较大，而MVCC可以在大多数情况下代替行级锁，使用MVCC能降低系统开销。
• MVCC基本原理
  • MVCC的实现通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。这意味着一个事务无论运行多长时间，在同一个事务里能够看到数据一致的视图。根据事务开始的时间不同，意味着在同一个时刻不同事物看到的相同表里的数据可能是不同的。
  • 不同存储引擎的MVCC实现是不同的，典型的有乐观并发控制和悲观并发控制。
  • 基本特征：
    • 每个数据都存在一个版本，每次更新数据时都更新该版本。
    • 修改时copy出当前版本随意修改，各个事务之间无干扰。
    • 保存时比较版本号，如果成功，则覆盖原纪录，失败则放弃。
• InnoDB实现MVCC
  • 通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现。这两个列分别保存了这个行的创建时间和删除时间（并非实际的时间值，而是系统版本号）。
• next-key lock解决幻读
  • InnoDB有三种锁机制
    • record lock：单行记录锁（行锁）。它的实质是通过对索引的加锁实现，只有通过索引条件检索数据，InnoDB才使用行级锁，否则，使用表级锁。在事务隔离级别为读已提交下，仅采用record lock。
    • gap lock:间隙锁，锁定一个范围，但不包含记录本身。
    • next-key lock:record + gap lock，锁定一个范围，并且锁定记录本身。
  • 为什么会存在next-key lock?
    • 一般的数据库避免幻读需要在串行化的事务隔离级别，而InnoDB在可重复读的隔离级别下消除幻读，这样能够有效提高数据库的并发度。
  • 原理：对查询范围进行加锁，在另一个事务执行插入操作时不被允许，从而避免了幻读。