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浅析MySQL 锁和事务

MySQL本身也是在文件系统的基础上发展而来,因为锁的存在使之有所不同。

MySQL作为一种数据库软件,难免会存在对其共享资源的并发访问,为了协调和管理不同资源的并发访问,也就产生了锁机制,因为锁机制的存在为数据库提供了数据的完整性和一致性。

从锁的级别来分锁可分为:行级锁、表级锁、页级锁。
从锁的类型来分锁可分为:共享锁、排它锁(独占锁)。
为了协调行锁、表锁产生了:意向锁(表级锁)。

共享锁,允许事务去读取数据。
排它锁,允许事务去修改或删除数据。
意向锁,获取行级锁的时候,自动添加的表级锁,包含:意向共享锁、意向排它锁。

对于MyISAM存储引擎,只支持表锁,而InnoDB存储引擎则支持行锁、表锁。

MyISAM存储引擎修改、删除数据的时候,会产生排它锁,锁定的整张表,并发写入性能较差,而读取的时候产生的是共享锁,不会锁定表,读取性能就比较好。

InnoDB存储引擎修改、删除数据的时候,会产生排它锁,锁定的特定索引记录,一般不会影响表中的其它行,并发写入性能较好,而读取的时候产生的是共享锁,不会锁定表和行,读取性能较好。

行锁锁定的是索引记录,而不是记录行,如果没有索引,则使用隐式索引进行锁定。

当一张表某些行已经获取了排它锁,在表中会产生一个意向排它锁,如果此时有一个事务要来锁定整张表,那么一看有意向排它锁的存在,该事务就会被阻塞,通过意向锁直接就可以知道能不能锁定表,不需要逐行去遍历检测是否有排它锁,通过意向锁高效地协调了行锁和表锁的关系。

行级锁按照锁定范围来分,又分为三种:

  • Record Lock 单行记录上的锁。
  • Gap Lock 间隙锁,锁定一个范围,不包含记录本身。
  • Next-Key Lock 锁定一个范围,包含记录本身,用于解决幻读问题。

当然,锁也是有利有弊的,也可能出现死锁的情况。
当两个或两个以上的事务在执行过程中,因争夺资源而造成一种相互等待的现象,称为死锁。

最后,也是因为锁的存在,丰富了后续事务的功能。

MySQL通过设计一种机制,使得数据能够完整地从一种一致性状态切换到另一种一致性状态,这种机制称为事务。

事务包含有四大特性:原子性(A)、一致性(C)、隔离性(I)、持久性(D),简称酸性。

  • 原子性:事务中的操作,要么全部成功,要么全部失败,不可切分。
  • 一致性:事务将数据库从一种一致性状态转变成另外一种一致性状态,并且保证数据的完整性。
  • 隔离性:又称并发控制,事务在提交之前对于其它事务是处于不可见的状态的。
  • 持久性:事务一旦提交,结果就是永久性的,不会因为数据库宕机而丢失数据。

原子性、持久性是通过redo日志实现的,一致性是通过undo日志实现的,隔离性是通过锁机制实现的。

从本质上来说,原子性也是为了配合持久性而存在的,当事务的一部分写入redo日志后,发生了崩溃、断电,那么根据原子性来说,该次事务应当恢复,那么对于已经持久化到日志文件中的数据,就必须要通过回溯来撤销。在InnoDB存储引擎中,redo重做日志对应的就是ib_logfile0、ib_logfile1。

浅析MySQL 锁和事务

接着,事务要进行回滚,那就需要通过一致性来保障,而undo日志就是用来实现一致性的,在undo日志中保存了多个版本的事务的一些信息,通过undo日志,将事务rollback到修改之前的样子。

在此,不得不提的是MySQL的MVCC多版本并发控制,它也是通过undo日志来实现的。
MVCC是通过在每一数据行后头添加2个隐藏字段create version、delete version以及每次开启一个事务会初始化一个事务id。新增一条数据的时候,create version的值就等于事务id,删除数据的时候,delete version就等于事务id,更新数据的时候会先删后增,在undo日志中就会存在2条数据,一条delete version就等于事务id,一条create version的值等于事务id。

在事务执行过程中,可能会同时存在其它的事务,而多个事务之前需要相互隔离,也就是要做到并发控制,锁就是用来实现隔离性的。MySQL的事务的隔离级别包含:Read Uncommitted读未提交、Read Committed读已提交、Read Repeatable可重复读、Serializable串行化。其中,读已提交、可重复读是基于MVCC多版本并发控制来实现的。

锁,为事务的并发控制带来了好处,同时也带来了坏处,包括:脏读、不可重复读、幻读。

脏读,指的是一个事务读到了另一个事务未提交的内容,一旦另一个事务回滚了,就出现了脏数据。
不可重复读,指的是同一个事务使用同一句SQL进行多次读取,返回不同的结果。
幻读,指的是一个事务在进行增删的时候,某些已经确定不会出现的记录突然出现。

要解决脏读,那就需要至少设置隔离级别为:Read Committed读已提交。
要解决不可重复读,那就需要至少设置隔离级别为:Read Repeatable可重复读。
要解决幻读,那就需要设置隔离级别为:Serializable串行化或者采用Next-Key Lock间隙锁。

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