一、前言
随着业务倒退，对数据库的并发性能要求也越来越高，不仅要做到高并发还须要在保障数据安全，那么明天咱们聊一聊 MySQL 在高并发下事务、MVCC、锁机制是如何在高并发状况下保护数据的平安。
二、事务 ACID
- 为什么须要事务：事务是为了保障用户的数据操作对数据是平安的。比方咱们的银行卡余额，咱们心愿对它的操作是稳固精确的，而且相对平安。
- ACID：事务的四大个性原子性、一致性、隔离性、持久性。
- 原子性：原子性是指一个事务要么全副执行，要么齐全不执行。次要是由 innodb 引擎中的 undo 回滚日志来保护。
- 隔离性：事务在操作过程中不会受到其它事务操作的影响。次要由事务的隔离级别和锁机制独特保护。
- 持久性：事务操作的后果是具体持久性的，艰深来讲就是提交事务后会长久化存储(落盘)。次要是由 redo log 来保护。
- 一致性：事务在开始和完结时，数据始终保持统一。由原子性、隔离性、持久性独特保护。
三、多版本并发管制 MVCC
* 介绍：数据库的外围方向就是高并发，MySQL 通过并发控制技术来保护高并发的环境下数据的一致性和数据安全。MySQL 并发管制有两种技术计划锁机制(Locking) 和 多版本并发管制 (MVCC)。
- 锁机制：通过锁机制能够保护数据的一致性，然而整体业务场景大多是读 - 读、读 - 写、写 - 写，三类并发场景，看似容易交融到业务场景后也比较复杂。通过锁机制次要能够帮忙咱们解决写 - 写 和 读 - 读 场景下的并发平安问题 则 MVCC 次要帮忙解决 读 - 写 问题。
- MVCC：多版本并发管制，偏重优化读 - 写业务的高并发环境。能够解决写操作时梗塞读操作的并发问题。
- 一致性非锁定读：指 innodb 引擎通过多版本并发管制的形式来读取，以后执行工夫数据库中的行数据。读取正在进行 update 或 delete 操作的行，不会期待锁开释，而是会读取该行的快照数据。快照就是指该行之前的版本数据，次要靠 undo 日志来实现，而 undo 是用于数据库回滚，因而快照读自身是没有开销的。后盾 Purge 线程也会主动清理一些不须要的 undo 数据。
- MVCC 两类读操作：分为两类读状况 快照读(Snapshot Read) 和 以后读(Current Read) 快照读是读取数据的可见版本而以后读则是读取以后数据的最新版本须要加锁从而保障其它事务不会批改以后数据。
- MVCC 实现策略：咱们在设计表过程中通过不会间接删除数据而是设定一个字段来标记，从实现逻辑意义上的删除。MVCC 的实现形式也与此相似。这种数据管理形式叫数据生命周期治理，其中两个指标就是标记数据的变动 和 标记数据可用状态。
- MVCC 下的 DML 过程演示：
Insert：进行 insert 操作，事务 id 假如为 1
Update：MVCC 会先将以后记录标记为已删除在 delete version 字段下设置版本号(原来为空)，而后新增一行数据，写入相应的版本号，此时为新版本号为 2 和上一条数据的 delete version 统一，比方将 name 批改为 fantasy，如下表：
Delete：间接将以后数据的 delete version 打上版本号标记为删除
MVCC 解析：方才只是在逻辑层面上介绍 MVCC 的运作形式 create version 和 delete version 保护的是数据的版本信息和数据可用状态，而实际上还有一个字段是用户 undo 回滚的指针，接下来咱们介绍源码中 MVCC 的实现形式。默认会给每张表退出三个暗藏字段(外部属性)
DB_TRX_ID：占 6 个字节，记录每一行最近一次批改它的事务 ID
DB_ROLL_OIR：占 7 个字节，记录指向回滚段 undo 日志的指针
DB_ROW_ID：占 6 个字节，当写入数据时，主动保护自增列将三个字段联合就能够标记数据的周期性和，并定位到对应的事务。这就引出 innodb 中实现 MVCC 两个重要模块 undo 日志用来存储数据的变动 Read View 用来做可见性判断的, 外面保留了对本事务不可见的其余沉闷事务
- 留神：对于 innodb 来讲，无论是更新还是删除，都只是设置行记录上的 deldte BIT 来标记，而并不是真正的删除记录，后续这些记录的清理就须要 Purge 线程来做。还须要留神的是 MVCC 只能在 RC 和 RR 隔离级别下应用，RU 是读未提交状态，所以不存在版本问题，而串行化则会对读取的数据行加锁。
四、隔离级别
- 为什么须要隔离级别？
事务之间如果不相互隔离，那么就会呈现脏读、不可反复读和幻读。 - 简略概括脏读、不可反复读和幻读：
写在前，读在后：脏读；
读在前，写在后：不可反复读；
读在前，写在后，再读：幻读。 - 隔离级别与并发问题的关系如下：
其中串行化隔离级别尽管解决了所有数据问题，然而却带来了并发的性能问题，而读未提交的隔离级别违反了根底事务的平安解决要求，所以咱们在抉择隔离级别时都会在 RC 和 RR 中抉择，MySQL 默认隔离级别为 RR 级别。
— 查询数据库中的隔离级别
select @@transaction_isolation;
— 长期设置 MySQL 数据库中的隔离级别
set global transaction_isolation=’READ-COMMITTED’;
- RC 和 RR 的区别：RC 在事务能够读取到其它事务提交的事务数据，而对于 RR 级别来讲，它会保障在一个事务中数据屡次的查问后果是不变的，只管其它事务曾经提交了改变。从锁的角度来讲 RC
- RC 和 RR 的区别：RC 在事务能够读取到其它事务提交的事务数据，而对于 RR 级别来讲，它会保障在一个事务中数据屡次的查问后果是不变的，只管其它事务曾经提交了改变。从锁的角度来讲 RC 的性能会优于 RR。
- RC 和 RR 级别下的快照读：RC 级别下的快照读总是会读取被锁定行的最新版本的一份快照数据，而 RR 级别下的快照读总是会读取事务开始时行版本的数据。这个怎么了解呢？请看如下案例：
首先关上 MySQL 会话 Session 1 开启一个事务而后查问一条数据
开启另一个 MySQL 会话 Session 2 模仿并发场景，开启事务批改 id1 = 3 中的 id2 为 8023
在 Session 2 中咱们批改了 id2 20170831 为 8023 然而还未提交，此时 id1 = 3 的行曾经加上了一个 X 排它锁，此时再读取 Session 1 会话中的 id1 = 3 的记录依据 innodb 引擎的个性，即在 RR 和 RC 事务隔离级别下会应用“非锁定一致性读”也就是快照读。接者 Session 1 未提交的事务再此运行查问 id1 = 3 的 SQL 语句，此时无论此时隔离级别是 RR 和 RC 后果都如下图：
接者 咱们提交 Session 2 中的事务。
在 Session 2 中的事务提交后，在 Session 1 中再次执行查问 id1 = 3 的 SQL 语句，此时在 RR 和 RC 级别下运行的后果就不同了，RC 事务的隔离级别，总是读取最新版本的快照数据，因为 Session2 提交了事务更新了快照版本，所以 Session 1 在事务中能够读取 Session 2 中曾经提交的改变，后果如下：
因为 RR 级别读取数据快照总是读取开始事务前的行版本的快照数据，所以只管 Session 2 更新了快照版本，RR 级别下事务未提交之前不会受到影响，所以 RR 级别下两次读取数据的后果都雷同：
五、锁机制
- 什么是锁？
锁是计算机协调多个过程或线程并发拜访某一资源的机制。 - innodb 两种锁：
共享锁 S：容许一个事务去读一行，阻止其它事务取得雷同数据集的排它锁。艰深来讲就是能够反复读，没读完时不容许写。
排它锁 X：容许取得排它锁的事务更新数据，阻止其它事务取得雷同数据集的排他锁和共享锁。艰深来讲就是写的时候不容许其它事务写和读。 - 发现问题：有两个事务 A 和 B，事务 A 锁住了表中的一行数据，加上行锁 S，即这一行只能读不能写。之后事务 B 又申请整张表的写锁 (mysql 中能够应用 lock table xxx write 锁表)，失常逻辑 来将，事务 B 就能够批改表中任意行数据，包含事务 A 锁住的那一行数据，理论状况则会产生锁抵触，当初就须要一种机制来判断是否有行锁，比方锁表前先判断每一行数据是否有行锁，然而这种计划在随着数据量增大代价会有限放大，必定是不取的，而意向锁就是来解决抵触的协调者。
- 意向锁工作流程：
事务 A 首先须要申请表的意向锁，胜利后申请一行的行锁。
事务 B 申请排它锁，然而发现表中曾经有动向共享锁，阐明表中的某行数据曾经被锁定，此时申请的写锁会被梗塞。 - 动向共享锁 IS：事务给某行数据退出共享锁前，须要先申请动向共享锁。艰深来讲，就是一个数据行加共享锁前必须要先获得该表的动向共享锁。
- 动向排它锁 IX：与上相似，退出排它锁前须要先取得动向排它锁。
- innodb 行锁：行锁是通过给索引加锁来实现的，不必放心表中是否创立了索引，如果有主键 MySQL 会在主键上创立聚簇索引用于回表查问，如果没有主键则思考 unique 束缚的字段，如果后面两种都不满足，则会创立暗藏列 RowID 作为聚簇索引。如果不通过索引检索数据，那么 innodb 引擎会对表中所有的数据加锁，实际效果与表锁雷同，所以要尽可能让所有数据都通过索引来实现，防止行锁降级为表锁。
innodb 下的三种行锁：
行锁（Record Lock）：对索引加锁，即锁定一行记录。
间隙锁（Gap Lock）：对索引项之间的间隙、对第一条记录前的间隙或最初一条记录后的间隙加锁，即锁定一个范畴的记录，不蕴含记录自身。
Next-Key Lock：锁定一个范畴的记录并蕴含记录自身。
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