【数据库】MySQL的系统，引擎，锁机制

一、MySQL逻辑架构

1、总体分层

• 连接层
  • 与客户端建立连接的服务
  • 完成一些连接处理，授权认证及相关的安全方案
  • 在该层上引入了连接池的概念
• 服务层
  • 提供核心的服务功能
  • 复制sql接口，完成缓存的查询，sql的分析和优化部分及内置函数的执行
  • 所有跨存储引擎的功能都在这一层实现
  • 解析查询并创建相应的解析权，并完成优化，生成相应的操作
  • 合理分配内部的缓存，解决大量读操作优化问题
• 引擎层
  • 真正负责MYSQL中数据的存储和提取，通过API与存储引擎通信
  • 不同的存储引擎功能不同
• 存储层
  • 主要将数据存储的文件运行在计算机文件系统中，完成于引擎的交互

2、逻辑架构图

3、逻辑架构分层

4、逻辑分层的好处

• 1.功能分布明确，哪里出问题找哪里
• 2.插件式的存储引擎，将查询处理和其它任务系统任务已经数据提取相分离
• 3.可以根据业务的需求和业务的需要选择合适的存储引擎

二、存储引擎

1、存储引擎的概念

• MySQL中的数据用各种不同的技术存储在文件(或者内存)中。
• 这些技术中的每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并且最终提供广泛的不同的功能和能力。
• 通过选择不同的技术，你能够获得额外的速度或者功能，从而改善你的应用的整体功能。
• 这些不同的技术以及配套的相关功能在 MySQL中被称作存储引擎

查看当前使用的引擎

show engines;       #查看当前版本中默认支持的数据库引擎

show variables like '%storage_engine';     #查看当前数据库使用的引擎

1. InnoDB

   事务型数据库的首选引擎，支持事务安全表（ACID），支持行锁定和外键，InnoDB是默认的MySQL引擎。

   InnoDB主要特性有：

   1. InnoDB 给 MySQL 提供了具有提交、回滚、崩溃恢复能力的事务安全存储引擎。
   2. InnoDB 是为处理巨大数据量的最大性能设计。它的 CPU 效率比其他基于磁盘的关系型数据库引擎高。
   3. InnoDB 存储引擎自带缓冲池，可以将数据和索引缓存在内存中。
   4. InnoDB 支持外键完整性约束。
   5. InnoDB 被用在众多需要高性能的大型数据库站点上
   6. InnoDB 支持行级锁

2. MyISAM

   MyISAM 基于 ISAM 存储引擎，并对其进行扩展。它是在Web、数据仓储和其他应用环境下最常使用的存储引擎之一。MyISAM 拥有较高的插入、查询速度，但不支持事物。

   MyISAM主要特性有：

   1. 大文件支持更好
   2. 当删除、更新、插入混用时，产生更少碎片。
   3. 每个 MyISAM 表最大索引数是64，这可以通过重新编译来改变。每个索引最大的列数是16
   4. 最大的键长度是1000字节。
   5. BLOB和TEXT列可以被索引
   6. NULL 被允许在索引的列中，这个值占每个键的0~1个字节
   7. 所有数字键值以高字节优先被存储以允许一个更高的索引压缩
   8. MyISAM 类型表的 AUTO_INCREMENT 列更新比 InnoDB 类型的 AUTO_INCREMENT 更快
   9. 可以把数据文件和索引文件放在不同目录
   10. 每个字符列可以有不同的字符集
   11. 有 VARCHAR 的表可以固定或动态记录长度
   12. VARCHAR 和 CHAR 列可以多达 64KB
   13. 只支持表锁
   14. 支持FULLTEXT KEY(全文索引)

3. MEMORY

   MEMORY 存储引擎将表中的数据存储到内存中，为查询和引用其他表数据提供快速访问。

4. BLACKHOLE

   黑洞引擎一般是作为伪主机，用来缓解master的压力的一总主从架构的中间机器使用，

   只产生日志，不保存数据。

2、存储引擎的选择

一般来说，对插入和并发性能要求较高的，或者需要外键，或者需要事务支持的情况下，需要选择 InnoDB，

插入较少，查询较多的场景，优先考虑 MyISAM。

3、指定引擎

一般在建表时添加

create table abc (
    name char(10)
) engine=MyISAM charset=utf8;

create table xyz (
    name char(10)
) engine=InnoDB charset=utf8;

4、InnoDB 和 MyISAM 在文件方面的区别

1. InnoDB 将一张表存储为两个文件

   • demo.frm -> 存储表的结构和索引
   • demo.ibd -> 存储数据，ibd 存储是有限的, 存储不足自动创建 ibd1, ibd2

2. MyISAM 将一张表存储为三个文件

   • demo.frm -> 存储表的结构
   • demo.myd -> 存储数据
   • demo.myi -> 存储表的索引

三、锁机制

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。

锁保证数据并发访问的一致性、有效性；

锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

锁是Mysql在服务器层和存储引擎层的的并发控制。

名词分类

• 行级锁

  • 行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁，表示只针对当前操作的行进行加锁。
  • 行级锁只有 InnoDB 引擎支持。
  • 行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小，但加锁的开销也最大。
  • 特点：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。

• 表级锁

  • 表级锁是MySQL中锁定粒度最大的一种锁
  • 对当前操作的整张表加锁，它实现简单，资源消耗较少，被大部分MySQL引擎支持。
  • 特点：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发出锁冲突的概率最高，并发度最低。

• 页面锁

  • 开销和加锁速度介于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般
  • 页面锁在BDB引擎中才有，由于BDB已经被InnoDB所取代，我们只讨论MyISAM表锁和InnoDB行锁的问题

• 共享锁 (读锁)

  • 其他用户可以并发读取数据，但任何事务都不能对数据进行修改，直到已释放所有共享锁。

• 排他锁 (写锁)

  • 如果事务 T 对数据 A 加上排他锁后，则其他事务不能再对 A 加任何类型的封锁。
  • 持有排他锁的事务既能读数据，又能修改数据。

• 乐观锁(Optimistic Lock)

  假设不会发生并发冲突，只在提交操作时检查是否违反数据完整性。 乐观锁不能解决脏读的问题。

  乐观锁, 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。

• 悲观锁(Pessimistic Lock)

  假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。

  悲观锁，顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

表锁操作

​ 偏向于myisam存储引擎(innodb中也有),开销小, 加锁快, 无死锁,锁定粒度大, 发生锁冲突的概率最高, 并发支持最差。

​ 特点：一张表只能一个人读，其他人排队。

示例

#查看表中有没有被锁
show open tables;

#加上读写锁
lock table stuinfo read; 
lock table stuinfo write;

#解除锁
unlock tables;

添加读锁(共享锁)，当锁是开启状态的时候

• 在当前的终端连接当中
  • 可以使用查询语句查询当前表，但是不可以进行其它操作
  • 不可以对其它表进行操作
• 在其它终端中进行操作
  • 可以使用查询语句查询当前表，可以使用其它操作，但是会一直阻塞到锁关闭以后在执行
  • 不可以对其它表进行操作

添加写锁(排它锁)，当锁是开启状态的时候

• 当前的终端链接的时候
  • 可以查询和操作主动被锁的当前表
  • 可以从查询操作没有被主动锁(自动锁)的其它表
• 在其它终端中进行操作
  • 可以使用查询语句查询当前表，但是会一直阻塞到锁关闭以后在执行
  • 可以使用其它动作类型型操作，但是会一直阻塞到锁关闭以后在执行

行锁

​ 偏向InnoDB存储引擎,开销大, 加锁慢, 会出现死锁;锁定粒度最小, 发生锁冲突的概率最底,并发度也最高。

InnoDB与MyISAM的最大不同点:一是支持事务, 二是采用了行级锁。

并发事务中具体出现的问题

• 1.更新丢失问题

两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值更新该行时, 由于每个事务都不知道其它事务的存在 , 就会发生丢失更新 问题, 最后 的更新覆盖了其它事务所做的更新。

• 2.脏读
• 3.不可重复读
• 4.幻读

查看隔离级别

• Read uncommitted （读未提交），就是一个事务可以读取另一个未提交事务的数据
• Read committed （读提交,不可重复读），一个事务要等另一个事务提交后才能读取数据
• Repeatable read (可重复度,效率高，已经可以防止各种问题了，默认级别)，就是在开始读取数据（事务开启）时，不再允许修改操作。
• Serializable (串行化的,效率低，非常有效，不是默认的级别)，在该级别下，事务串行化顺序执行，可以避免脏读、不可重复读与幻读。

select @@global.tx_isolation,@@tx_isolation;

设置隔离级别

在测试的时候我们需要把自动提交事务给关闭，在mysql5.5以后默认是自动提交事务的

show variables like 'autocommit';    #查看事务的开启状态

set autocommit = 0    #0是关闭，1是开启

#全局设置
set global transaction isolation level Repeatable read; 

#当前会话终端设置
set session transaction isolation level Repeatable read;

行锁的使用和间隙锁