數(shù)據(jù)庫(kù)之鎖模塊

MyISAM與InnoDB關(guān)于鎖方面的區(qū)別

MyISAM與InnoDB關(guān)于鎖方面的區(qū)別：

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• MyISAM默認(rèn)使用的是表級(jí)鎖，不支持行級(jí)鎖
• InnoDB默認(rèn)用的是行級(jí)鎖，也支持表級(jí)鎖
• InnoDB支持事務(wù)，在事務(wù)中被加鎖的數(shù)據(jù)行需要 等事務(wù)commit之后才會(huì)統(tǒng)一解鎖，否則不會(huì)解鎖。而MyISAM不支持事務(wù)，所以不會(huì)有這個(gè)問(wèn)題
• MyISAM和InnoDB都支持共享鎖和排他鎖，讀鎖共享，寫鎖排他
• InnoDB在開啟事務(wù)時(shí)，若select語(yǔ)句不走索引的情況會(huì)鎖住整張表，也就是說(shuō)InnoDB在SQL沒(méi)有利用到索引的時(shí)候使用的是表級(jí)鎖，而SQL用到索引的時(shí)候則是使用行級(jí)鎖和gap鎖，gap鎖是走普通非唯一索引時(shí)用到的
• InnoDB除了支持行級(jí)鎖之外，還支持表級(jí)的意向鎖，意向鎖分為共享讀鎖（IS）和排他寫鎖（IX）

注：

實(shí)際上在不走索引的時(shí)候，InnoDB的實(shí)現(xiàn)方式和MyIsam的表鎖方式不同，單條索引記錄上加鎖，record lock鎖住的永遠(yuǎn)是索引，而非記錄本身，即使該表上沒(méi)有任何索引，那么innodb會(huì)在后臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)隱藏的聚集主鍵索引，那么鎖住的就是這個(gè)隱藏的聚集主鍵索引。所以說(shuō)當(dāng)一條sql沒(méi)有走任何索引時(shí)，那么將會(huì)在每一條聚集索引后面加X(jué)鎖（排他鎖），此時(shí)想改變樹型結(jié)構(gòu)即索引結(jié)構(gòu)的話，是會(huì)被鎖住的，這個(gè)類似于表鎖，但原理上和表鎖是完全不同的

MyISAM適合的場(chǎng)景：

• 頻繁執(zhí)行全表count語(yǔ)句
• 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改的頻率不高，而查詢非常頻繁的場(chǎng)景
• 沒(méi)有事務(wù)場(chǎng)景

InnoDB適合的場(chǎng)景：

• 數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查都相當(dāng)頻繁的系統(tǒng)
• 可靠性要求比較高，需要事務(wù)特性的系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)鎖的分類：

• 按鎖的粒度劃分，可分為表級(jí)鎖、行級(jí)鎖、頁(yè)級(jí)鎖
• 按鎖級(jí)別劃分，可分為共享鎖、排他鎖
• 按加鎖方式劃分，可分為自動(dòng)鎖、顯式鎖
• 按操作劃分，可分為DML鎖、DDL鎖
• 按使用方式劃分，可分為樂(lè)觀鎖、悲觀鎖；悲觀鎖通常需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)；而樂(lè)觀鎖通常用版本號(hào)或時(shí)間戳來(lái)實(shí)現(xiàn)

總結(jié)：

MyISAM默認(rèn)使用的是表級(jí)鎖，不支持行級(jí)鎖。InnoDB默認(rèn)用的是行級(jí)鎖，也支持表級(jí)鎖。無(wú)論是表級(jí)鎖還是行級(jí)鎖，均分為共享鎖和排他鎖，它們的關(guān)系如下表所示（X：排他鎖，S：共享鎖）：

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事務(wù)隔離級(jí)別以及各級(jí)別下的并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題以及事務(wù)隔離機(jī)制

事務(wù)并發(fā)訪問(wèn)引起的問(wèn)題以及如何避免：

1.更新丟失：

即一個(gè)事務(wù)的更新覆蓋了另一個(gè)事務(wù)的更新；由于現(xiàn)在主流數(shù)據(jù)庫(kù)都會(huì)自動(dòng)加鎖來(lái)避免更新丟失的情況，所以在數(shù)據(jù)庫(kù)層面通常不會(huì)發(fā)生這個(gè)問(wèn)題。例如MySQL所有事務(wù)隔離級(jí)別在數(shù)據(jù)庫(kù)層面上均可避免更新丟失

下圖模擬了更新丟失的過(guò)程：

2.臟讀（Dirty read）：

即一個(gè)事務(wù)讀到另一個(gè)事務(wù)的未提交數(shù)據(jù)；該問(wèn)題在READ-COMMITTED（讀已提交）以上的事務(wù)隔離級(jí)別可避免

3.不可重復(fù)讀（Non-repeatable read）：

即事務(wù)A多次讀取同一數(shù)據(jù)，但事務(wù)B在事務(wù)A多次讀取的過(guò)程中對(duì)該數(shù)據(jù)做了更新操作并提交，導(dǎo)致事務(wù)A多次讀取同一數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)果不一致；該問(wèn)題在REPEATABLE-READ（可重復(fù)讀）以上的事務(wù)隔離級(jí)別可避免，這也是MySQL的默認(rèn)隔離級(jí)別

4.幻讀（Phantom read）：

事務(wù)A讀取以搜索條件相匹配的若干行數(shù)據(jù)，而事務(wù)B則對(duì)事務(wù)A查詢匹配的數(shù)據(jù)進(jìn)行了插入或刪除操作，導(dǎo)致事務(wù)A多次讀取的結(jié)果集行數(shù)不一致；該問(wèn)題在SERIALIZABLE（串行化）以上的事務(wù)隔離級(jí)別可避免，需要注意的是：在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，REPEATABLE-READ事務(wù)隔離級(jí)別下也可以避免幻讀

總結(jié)：

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當(dāng)前讀和快照讀

表象：快照讀（非阻塞讀）-- 偽MVCC（多版本并發(fā)控制）
內(nèi)在：next-key鎖（行級(jí)鎖+gap鎖）

首先我們需要知道兩個(gè)概念：當(dāng)前讀和快照讀；當(dāng)前讀其實(shí)就是加了鎖的增刪改查語(yǔ)句，例：

• select ... lock in share mode；select ... for update
• update，delete，insert（自動(dòng)加鎖）

之所以叫當(dāng)前讀，是因?yàn)樽x取的是當(dāng)前記錄的最新版本，而RR事務(wù)隔離級(jí)別下在讀取數(shù)據(jù)之后還需要保證其他事務(wù)不能修改當(dāng)前記錄，那么就會(huì)對(duì)讀取的記錄加next-key鎖，所以RR事務(wù)隔離級(jí)別下的當(dāng)前讀可以避免發(fā)生幻讀現(xiàn)象：

快照讀則是不加鎖的非阻塞讀，例如不加鎖的普通select操作。但需要注意的是在串行化的事務(wù)隔離級(jí)別下，任何的增刪改查操作都會(huì)被加鎖。

在mysql中，讀已提交隔離級(jí)別下，快照讀和當(dāng)前讀都是讀到同樣的數(shù)據(jù)。而在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下，快照讀讀到的是開啟事務(wù)時(shí)第一條select語(yǔ)句讀到的快照版本數(shù)據(jù)，當(dāng)前讀則是會(huì)讀到當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中最新的數(shù)據(jù)。

RC、RR級(jí)別下的InnoDB的快照讀（非阻塞讀）是如何實(shí)現(xiàn)的：

• 一是依靠數(shù)據(jù)行里的隱藏字段：DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR、DB_ROW_ID字段
  • DB_TRX_ID：最后修改本行數(shù)據(jù)的事務(wù)id
  • DB_ROLL_PTR：回滾指針，指向undo日志的歷史版本數(shù)據(jù)
  • DB_ROW_ID：行號(hào)，即密集索引維護(hù)的自增id
• 二是undo日志，當(dāng)我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變更操作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生undo日志，undo日志中存儲(chǔ)的是歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)舊事務(wù)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)順著undo鏈找到滿足其可見性的數(shù)據(jù)；undo日志還分為insert undo日志和update undo日志
  • insert undo日志：記錄insert操作產(chǎn)生的undo日志，該日志記錄只在事務(wù)回滾時(shí)需要，而在事務(wù)提交后會(huì)立即丟棄
  • update undo日志：記錄update或delete操作產(chǎn)生的undo日志，該日志記錄不僅在事務(wù)回滾時(shí)需要，快照讀也需要，所以不會(huì)馬上被刪除，只有當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)所使用的快照中不涉及該日志記錄才會(huì)被刪除
• 三是read view，它主要用來(lái)做可見性判斷的，即當(dāng)我們?nèi)?zhí)行快照讀時(shí)，會(huì)針對(duì)我們查詢的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)read view，以此來(lái)決定該事務(wù)能看到的是哪個(gè)版本的數(shù)據(jù)。read view的創(chuàng)建時(shí)機(jī)是開啟事務(wù)后執(zhí)行的第一條select語(yǔ)句
  • read view遵循一個(gè)可見性算法，該算法會(huì)先取出將要變更數(shù)據(jù)行的DB_TRX_ID，與系統(tǒng)其他活躍的事務(wù)id做對(duì)比，如果大于等于這些活躍的事務(wù)id就會(huì)通過(guò)DB_ROLL_PTR去undo日志里取出DB_TRX_ID小于當(dāng)前活躍事務(wù)id的歷史數(shù)據(jù)

事務(wù)對(duì)行的更新過(guò)程：

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RR事務(wù)隔離級(jí)別下是如何避免幻讀的

在之前的小節(jié)中，我們了解到在MySQL的RR事務(wù)隔離級(jí)別下，是可以避免幻讀的。但并不意味著快照讀是避免發(fā)生幻讀現(xiàn)象的根本，因?yàn)榭煺兆x只是讀的發(fā)生變化前的歷史數(shù)據(jù)。實(shí)際在RR及SERIALIZABLE事務(wù)隔離級(jí)別下真正防止幻讀發(fā)生的原因是事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)加上了next-key鎖，而next-key鎖由行鎖和gap鎖兩部分組成。行鎖就不多說(shuō)了，gap鎖才是重點(diǎn)，所謂gap就是索引樹中插入新記錄的間隙，而gap鎖是用于鎖定一個(gè)間隙范圍但不包括記錄本身，gap鎖的目的是為了防止同一事務(wù)的兩次當(dāng)前讀而導(dǎo)致出現(xiàn)幻讀的情況。

gap鎖只在RR和SERIALIZABLE事務(wù)隔離級(jí)別中存在，其他的隔離級(jí)別是沒(méi)有的，所以RC和RU是無(wú)法避免幻讀的。這里我們主要討論RR事務(wù)隔離級(jí)別下gap鎖出現(xiàn)的場(chǎng)景：

• 增刪改查及當(dāng)前讀若用到主鍵索引或唯一索引會(huì)對(duì)其加gap鎖嗎？
  • 答：視情況而定，如果where條件全部命中，則不會(huì)用gap鎖，只會(huì)加行鎖；而where條件部分命中或者全不命中，則會(huì)加gap鎖；所以gap鎖會(huì)用在非唯一索引或者不走索引的當(dāng)前讀中

where條件全部命中，只會(huì)加行鎖：

走非唯一索引時(shí)會(huì)對(duì)該索引間隙加gap鎖：

不走索引則會(huì)對(duì)表里所有的間隙加gap鎖，其效果就類似于表級(jí)鎖了，但是其代價(jià)比表級(jí)鎖更大：

總結(jié)：

無(wú)論是當(dāng)前讀還是快照讀，在innodb的RR的事務(wù)隔離級(jí)別下都可以避免幻讀。在快照讀的情況下，innodb通過(guò)mvcc來(lái)避免幻讀；在當(dāng)前讀的情況下，innodb通過(guò)next-key鎖來(lái)避免幻讀。

網(wǎng)站標(biāo)題：數(shù)據(jù)庫(kù)之鎖模塊
本文鏈接：http://bm7419.com/article14/igehge.html

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