6、并发事务控制MVCC汇总

1.并发事务控制

单版本控制-锁

先来看锁,锁用独占的方式来保证在只有一个版本的情况下事务之间相互隔离,所以锁可以理解为单版本控制。

在 MySQL 事务中,锁的实现与隔离级别有关系,在 RR(Repeatable Read)隔离级别下,MySQL 为了解决幻读的问题,以牺牲并行度为代价,通过 Gap 锁来防止数据的写入,而这种锁,因为其并行度不够,冲突很多,经常会引起死锁。现在流行的 Row 模式可以避免很多冲突甚至死锁问题,所以推荐默认使用 Row + RC(Read Committed)模式的隔离级别,可以很大程度上提高数据库的读写并行度。

多版本控制-MVCC

多版本控制也叫作 MVCC,是指在数据库中,为了实现高并发的数据访问,对数据进行多版本处理,并通过事务的可见性来保证事务能看到自己应该看到的数据版本。

那个多版本是如何生成的呢?
每一次对数据库的修改,都会在 Undo 日志中记录 当前修改记录的事务号 及 修改前数据状态的存储地址(即 ROLL_PTR),以便在必要的时候可以回滚到老的数据版本。

例如,一个读事务查询到当前记录,而最新的事务还未提交,根据原子性,读事务看不到最新数据,但可以去回滚段中找到老版本的数据,这样就生成了多个版本。

多版本控制很巧妙地将稀缺资源的独占互斥转换为并发,大大提高了数据库的吞吐量及读写性能。

2.MVCC 实现原理

MySQL InnoDB 存储引擎,实现的是基于多版本的并发控制协议——MVCC,而不是基于锁的并发控制。

MVCC 最大的好处是读不加锁,读写不冲突。

在读多写少的 OLTP(On-Line Transaction Processing)应用中,读写不冲突是非常重要的,极大的提高了系统的并发性能,这也是为什么现阶段几乎所有的 RDBMS(Relational Database Management System),都支持 MVCC 的原因。

快照读与当前读

在 MVCC 并发控制中,读操作可以分为两类: 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,都会加锁,保证其他事务不会再并发修改这条记录。

注意:MVCC 只在 Read Commited 和 Repeatable Read 两种隔离级别下工作。

如何区分快照读和当前读呢?

  • 快照读:简单的 select 操作,属于快照读,不需要加锁。
  • 当前读:特殊的读操作,插入/更新/删除操作,属于当前读,需要加锁。

MVCC 多版本实现

可以看之前写的文章
从这开始看:多版本实现原理

3.并发事务问题及解决方案

随着数据库并发事务处理能力的大大增强,数据库资源的利用率也会大大提高,从而提高了数据库系统的事务吞吐量,可以支持更多的用户并发访问。但并发事务处理也会带来一些问题,如:脏读、不可重复读、幻读。

脏读

一个事务正在对一条记录做修改,在这个事务完成并提交前,这条记录的数据就处于不一致状态;这时,另一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,第二个事务读取了这些“脏”数据,并据此做进一步的处理,就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫作"脏读"(Dirty Reads)

A修改数据,在完成提交前,B事务来读取,就是原始数据,但是A已经修改成新数据了

不可重复读

一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了!这种现象就叫作“ 不可重复读”(Non-Repeatable Reads)。

A读取事务数据后,再次读取却发现数据 发生改变或删除了;
不可重复读重点在于 UPDATA 和 DELETE

幻读

一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据,这种现象就称为“幻读”(Phantom Reads)。

幻读的重点在于 INSERT

解决方案

MySQL 数据库是通过事务隔离级别来解决的。
在这里插入图片描述
不可重复读重点在于 UPDATA 和 DELETE,而幻读的重点在于 INSERT。它们之间最大的区别是如何通过锁机制来解决它们产生的问题。这里说的锁只是使用悲观锁机制。

那么在 RR(可重复读) 隔离级别下,事务 A 在 UPDATE 后加锁,事务 B 无法插入新数据,这样事务 A在 UPDATE 前后读的数据保持一致,避免了幻读。

在 RR 事务隔离级别下,事务 A 在 UPDATE 后加锁,对于其他两个事务,事务 B 和事务 C 的 INSERT 操作,就必须等事务 A 提交后,才能继续执行。这里就用到了“锁”,这里使用的是 Gap 锁。

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