【MySql：当前读与快照读】

当前读与快照读

　　MVCC (Multi-Version Concurrency Control) (基于锁的并发控制，Lock-Based Concurrency Control)。MVCC最大的好处，读不加锁，读写不冲突。在读多写少的OLTP应用中，读写不冲突是非常重要的，极大的增加系统的并发性能。

　　MVCC保存了数据资源在不同时间点上的多个快照。根据事务开始的时间不同，每个事务看到的数据快照版本是不一样的。

　　InnoDB中的MVCC实现：存储引擎全局维护了一个系统版本号，每开启一个新的事务，这个系统版本号就会递增。事务开始时刻的系统版本号，会作为这个事务本身的版本号。在每行记录中，存储引擎又在每行的后面保存两个隐藏的列，分别保存这一行的开始版本号和过期版本号。在REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC的具体操作如下：

• INSERT 
  存储引擎为新插入的每一行保存当前的系统版本号作为这一行的开始版本号。

• UPDATE
  存储引擎会新插入一行记录，当前的系统版本号就是新记录行的开始版本号。同时会将原来行的过期版本号设为当前的系统版本号。

• DELETE
  存储引擎将删除的记录行的过期版本号设置为当前的系统版本号。

• SELECT
  当读取记录时，存储引擎会选取满足下面两个条件的行作为读取结果。

  1. 读取记录行的开始版本号必须早于当前事务的版本号。也就是说，在当前事务开始之前，这条记录已经存在。在事务开始之后才插入的行，事务不会看到。

  2. 读取记录行的过期版本号必须晚于当前事务的版本号。也就是说，当前事务开始的时候，这条记录还没有过期。在事务开始之前就已经过期的数据行，该事务也不会看到。

　　通过上面的描述，可以看到在存储引擎中，同一时刻存储了一个数据行的多个版本。每个事务会根据自己的版本号和每个数据行的开始及过期版本号选择读取合适的数据行。
　　MVCC只在READ COMMITTED和REPEATABLE READ这两个级别下工作。

　　在MVCC并发控制中，读操作可以分成两类：快照读 (snapshot read)与当前读 (current read)。

　　快照读，读取的是记录的可见版本 (有可能是历史版本)，不用加锁。

       当前读，读取的是记录的最新版本，并且当前读返回的记录，都会加上锁，保证其他事务不会再并发修改这条记录。

　　快照读：简单的select操作，属于快照读，不加锁。select * from table where ?;

　　当前读：读取的是最新版本，并且对读取的记录加锁，阻塞其他事务同时改动相同记录，避免出现安全问题。特殊的读操作，插入/更新/删除操作，属于当前读，需要加锁。　　

　　　　　  select * from table where ? lock in share mode;

                    select * from table where ? for update;

                    insert into table values (…);

                    update table set ? where ?;

                    delete from table where ?;

　　以上的语句，都属于当前读，读取记录的最新版本。并且，读取之后，还需要保证其他并发事务不能修改当前记录，对读取记录加锁。其中，除了第一条语句，对读取记录加S锁 (共享锁)外，其他的操作，都加的是X锁 (排它锁)。

　　利用select * for update 可以锁表/锁行。自然锁表的压力远大于锁行。尽量采用锁行。FOR UPDATE仅适用于InnoDB，且必须在事务处理模块(BEGIN/COMMIT)中才能生效。那么什么时候锁表呢？

例1: (明确指定主键，并且有此记录，row lock)
SELECT * FROM wallet WHERE id=’3′ FOR UPDATE;
例2: (明确指定主键，若查无此记录，无lock)
SELECT * FROM wallet WHERE id=’-1′ FOR UPDATE;
例3: (无主键，table lock)
SELECT * FROM wallet WHERE name=’Mouse’ FOR UPDATE;
例4: (主键不明确，table lock)
SELECT * FROM wallet WHERE id<>’3′ FOR UPDATE;
例5: (主键不明确，table lock)
SELECT * FROM wallet WHERE id LIKE ‘3’ FOR UPDATE;

 

　　为什么将 插入/更新/删除 操作，都归为当前读？更新 操作，在数据库中的执行流程：

　　

 　　一个Update操作的具体流程。当Update SQL被发给MySQL后，MySQL Server会根据where条件，读取第一条满足条件的记录，然后InnoDB引擎会将第一条记录返回，并加锁 (current read)。待MySQL Server收到这条加锁的记录之后，会再发起一个Update请求，更新这条记录。一条记录操作完成，再读取下一条记录，直至没有满足条件的记录为止。因此，Update操作内部，就包含一个当前读。同理，Delete操作也一样。Insert操作会稍微有些不同，简单来说，就是Insert操作可能会触发Unique Key的冲突检查，也会进行一个当前读。

　　注：根据上图的交互，针对一条当前读的SQL语句，InnoDB与MySQL Server的交互，是一条一条进行的，因此，加锁也是一条一条进行的。先对一条满足条件的记录加锁，返回给MySQL Server，做一些DML操作；然后在读取下一条加锁，直至读取完毕。

　　当前读的实现方式

　　当前读使用next-key锁(行记录锁+Gap间隙锁)实现

　　间隙锁：只有在Read Repeatable、Serializable隔离级别才有，就是锁定范围空间的数据，假设id有3,4,5，锁定id>3的数据，是指的4，5及后面的数字都会被锁定，因为此时如果不锁定没有的数据，例如当加入了新的数据id=6，就会出现幻读，间隙锁避免了幻读。

• 对主键或唯一索引，如果当前读时，where条件全部精确命中(=或者in)，这种场景本身就不会出现幻读，所以只会加行记录锁。
• 没有索引的列，当前读操作时，会加全表gap锁，生产环境要注意。
• 非唯一索引列，如果where条件部分命中(>、<、like等)或者全未命中，则会加附近Gap间隙锁。例如，某表数据如下，非唯一索引2,6,9,9,11,15。如下语句要操作非唯一索引列9的数据，gap锁将会锁定的列是(6,11]，该区间内无法插入数据。

　　　

　  快照读

　　单纯的select操作，不包括上述 select ... lock in share mode, select ... for update。　　　　
　　Read Committed隔离级别：每次select都生成一个快照读
　　Read Repeatable隔离级别：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方，而不是一开启事务就快照读

　　快照读的实现方式：undolog和多版本并发控制MVCC

　　下图右侧绿色的是数据：一行数据记录，主键ID是10，name='Jack'，age=10, 被update更新set为name= 'Tom'，age=23。
事务会先使用“排他锁”锁定该行，将该行当前的值复制到undo log中，然后再真正地修改当前行的值，最后填写事务的DB_TRX_ID，使用回滚指针DB_ROLL_PTR指向undo log中修改前的行DB_ROW_ID。

　　

• DB_TRX_ID: 6字节DB_TRX_ID字段，表示最后更新的事务id(update,delete,insert)。此外，删除在内部被视为更新，其中行中的特殊位被设置为将其标记为已软删除。

• DB_ROLL_PTR: 7字节回滚指针，指向前一个版本的undolog记录，组成undo链表。如果更新了行，则撤消日志记录包含在更新行之前重建行内容所需的信息。

• DB_ROW_ID: 6字节的DB_ROW_ID字段，包含一个随着新行插入而单调递增的行ID, 当由innodb自动产生聚集索引时，聚集索引会包括这个行ID的值，否则这个行ID不会出现在任何索引中。
  如果表中没有主键或合适的唯一索引, 也就是无法生成聚簇索引的时候, InnoDB会帮我们自动生成聚集索引, 聚簇索引会使用DB_ROW_ID的值来作为主键; 如果表中有主键或者合适的唯一索引, 那么聚簇索引中也就不会包含 DB_ROW_ID。

• 其它：insert undo log只在事务回滚时需要, 事务提交就可以删掉了。update undo log包括update 和 delete , 回滚和快照读 都需要。