MySQL 简单聊聊并发控制、事务及多版本并发控制(MVCC)

并发控制

读写锁

在处理并发读或者写时，可以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)和排他锁(exclusive lock)，也叫读锁(read lock)和写锁(write lock)。

读锁是共享的，或者说是相互不阻塞的。多个客户在同一时刻可以同时读取同一个资源，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的写锁和读锁，这是出于安全策略的考虑，只有这样，才能确保在给定的时间里，只有一个用户能执行写入，并防止其他用户读取正在写入的同一资源。

锁粒度

一种提高共享资源并发性的方式就是让锁定对象更有选择性。尽量只锁定需要修改的部分数据，而不是所有的资源。更理想的方式是，只对会修改的数据片进行精确的锁定。任何时候，在给定的资源上，锁定的数据量越少，则系统的并发程度越高，只要相互之间不发生冲突即可。

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。它会锁定整张表。一个用户在对表进行写操作(插入、删除、更新等)前，需要先获得写锁，这会阻塞其他用户对该表的所有读写操作。

尽管存储引擎可以管理自己的锁，MySQL本身还是会使用各种有效的表锁来实现不同的目的。例如，服务器会为诸如ALTER TABLE之类的语句使用表锁，而忽略存储引擎的锁机制。

行锁(row lock)

行级锁可以最大程度地支持并发处理(同时也带来了最大的锁开销)。众所周知，在InnoDB和XtraDB,以及其他一些存储引擎中实现了行级锁。

事务

事务就是一组原子性的SQL查询。要不都执行成功，要么都执行失败。

事务的司四大特征：ACID。ACID表示原子性(atomicity)、一致性(consistency)、 隔离性(isolation) 和持久性(durability)。

ACID

原子性(atomicity)

一个事务必须被视为一个不可分割的最小工作单元，整个事务中的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚，对于一个事务来说，不可能只执行其中的一部分操作。

一致性(consistency)

数据库总是从一个一致性的状态转换到另外一个一致性的状态。

隔离性(isolation)

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。

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。

事务隔离级别

在sQL标准中定义了四种隔离级别。较低的隔离通常可以执行更高的并发，系统的开销也更低。

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，这也被称为脏读(Dity Rea)。

READ COMMITTED (提交读)

大多数数据的默认(MySQL不是)。一个事务从开始只能看到自己的提交的内容，对其他事务是不可见的。这种级别也被称作不可重复读，因为两次执行同样的查询，可能会得到不一样的结果。

REPEATABLE READ (可重复读)

主要解决脏读。该级别保证了在同一个事务中多次读取同样记录的结果是一致的。但是避免不掉幻读的问题。InnoDB和XtraDB存储引擎通过多版本并发控制(MVCC)解决了幻读的问题。

SERIALIZABLE (可串行化)

它通过强制事务串行执行，避免了前面说的幻读的问题。但是性能严重受到影响。

死锁

死锁是指两个或者多个事务在同一资源上相互占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环的现象。

为了解决这种问题，数据库系统实现了各种死锁检测和死锁超时机制。

死锁发生以后，只有部分或者完全回滚其中一个事务，才能打破死锁。

InnoDB目前处理死锁的方法是，将持有最少行级排他锁的事务进行回滚

事务日志

事务日志可以帮助提高事务的效率。使用事务日志，存储引擎在修改表的数据时只需要修改其内存拷贝，再把该修改行为记录到持久在硬盘上的事务日志中，而不用每次都将修改的数据本身持久到磁盘。事务日志采用的是追加的方式，因此写日志的操作是磁盘上一小块区域内的顺序I/O,而不像随机I/O需要在磁盘的多个地方移动磁头，所以采用日志会快很多。

自动提交(AUTOCOMMIT)

MySQL默认采用自动提交的默认。即每个查询都会当作一个事务执行提交操作。可以通过设置 AUTOCOMMIT 变量开启用或关闭自动提交模式。

# 查看系统变量
show variable like 'AUTOCOMMIT';
​
# 关闭自动提交
SET AUTOCOMMIT = 0;
​
# 设置隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL [READ COMMITED|...]

建议：除了事务中禁用了AUTOCOMMIT,可以使用LOCK TABLES 之外，其他任何时候都不要显式地执行LOCK TABLES， 不管使用的是什么存储引擎。

多版本并发控制(MVCC)

MySQL 的大多数事务型存储引擎实现的都不是简单的行级锁。基于提升并发性能的考虑，它们一般都同时实现了多版本并发控制(MVCC)。

可以认为MVCC是行级锁的一个变种，但是它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。虽然实现机制有所不同，但大都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。也就是说，不管需要执行多长时间，每个事务看到的数据都是一致的。根据事务开始的时间不同，每个事务对同一张表，同一时刻看到的数据可能是不一样的。如果之前没有这方面的概念，这句话听起来就有点迷惑。熟悉了以后会发现，这句话其实还是很容易理解的。

前面说到不同存储引擎的MVCC实现是不同的，典型的有乐观(optimistic) 并发控制和悲观(pessimistic) 并发控制。下面我们通过InnoDB的简化版行为来说明MVCC是如何工作的。

InnoDB的MVCC，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，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)。每开始一个新的事务，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。下面看一下在REPEATABLE READ 隔离级别下，MVCC具体是如何操作的。

SELECT
    InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:
        a. InnoDB只查找版本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)，这样可以确保事务读取的行，要么是在事务开始前已经存在的，要么是事务自身插入或者修改过的。
        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。只有符合上述两个条件的记录，才能返回作为查询结果。
        
INSERT
    InnoDB为新插人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为插人一行新记录，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。

保存这两个额外系统版本号，使大多数读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行。不足之处是每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的行检查工作，以及一些额外的维护工作。

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED两个隔离级别下工作。其他两个隔离级别都和MVCC不兼容4,因为READ UNCOMITTED总是读取最新的数据行,而不是符合当前事务版本的数据行。而SERIALIZABLE则会对所有读