MySQL 原理與優(yōu)化：原數(shù)據(jù)鎖的應(yīng)用

MySQL 中原數(shù)據(jù)鎖是系統(tǒng)自動(dòng)控制添加的，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)無(wú)需顯示調(diào)用，當(dāng)我們使用一張表的時(shí)候就會(huì)加上原數(shù)據(jù)鎖。

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原數(shù)據(jù)鎖的作用是為了保護(hù)表原數(shù)據(jù)的一致性，如果在表上有活動(dòng)事務(wù)的時(shí)候，不可以對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行寫入操作。也就是為了避免DML 和DDL 之間的沖突，保證讀寫的正確性。

說(shuō)白了就是， 在對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行讀寫操作的時(shí)候，不能進(jìn)行修改表結(jié)構(gòu)的操作 。

如上圖所示，在執(zhí)行select 操作的時(shí)候，MySQL 會(huì)自動(dòng)加上shared_read 鎖，在insert，update， delete 以及 select for update 操作的時(shí)候會(huì)加上shared_write 鎖，這兩類鎖是兼容的。

在執(zhí)行alter table 操作的時(shí)候，會(huì)加上 exclusive 鎖，這個(gè)鎖與shared_read 和 shared_write 鎖 是互斥的，換句話說(shuō)在 做查詢和更新表數(shù)據(jù)的時(shí)候，是不能夠修改表結(jié)構(gòu) 的。

來(lái)看個(gè)例子

首先開啟事務(wù)，使用select 語(yǔ)句會(huì)針對(duì)表加上shared_read的共享鎖

begin;

select * from course;

此時(shí)查看原數(shù)據(jù)鎖的信息

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

通過(guò)上圖我們可以發(fā)現(xiàn)，course 表加上了shared_read鎖。

接著，開啟另外一個(gè)事務(wù)，記住剛才的事務(wù)不要commit

begin;

update course set name = 'Jason' where id =2;

如上圖所示，此時(shí)的update 語(yǔ)句可以執(zhí)行成功，并沒有被阻塞。說(shuō)明select 和update 是不沖突的，他們的鎖是兼容的。

再次查看原數(shù)據(jù)鎖

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

從上面的截圖可以看出，此時(shí)原數(shù)據(jù)鎖的表中記錄了兩條記錄分別是針對(duì)course 表的shared_read 和 shared_write 鎖，也剛好對(duì)應(yīng)我們執(zhí)行的select 和update 操作。

最后，我們?cè)賳?dòng)第三個(gè)客戶端，并且啟動(dòng) 第三個(gè)事務(wù)，執(zhí)行alter語(yǔ)句,在course 表中加入一個(gè)字段hello 如下 。

begin;

alter table course add column hello int;

由于之前的事務(wù)沒有提交所以修改表的操作會(huì)被阻塞， 因?yàn)閟hared_read 以及 shared_write 這兩個(gè)鎖 與 exclusive之間是互斥的，所以會(huì)阻塞 。

此時(shí)，回到最開始的兩個(gè)客戶端，對(duì)兩個(gè)事務(wù)進(jìn)行commit 操作，再返回到第三個(gè)事務(wù)執(zhí)行的alter 語(yǔ)句出，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)句順利執(zhí)行。

mysql 的鎖以及間隙鎖

mysql 為并發(fā)事務(wù)同時(shí)對(duì)一條記錄進(jìn)行讀寫時(shí)，提出了兩種解決方案：

1）使用 mvcc 的方法，實(shí)現(xiàn)多事務(wù)的并發(fā)讀寫，但是這種讀只是“快照讀”，一般讀的是歷史版本數(shù)據(jù)，還有一種是“當(dāng)前讀”，一般加鎖實(shí)現(xiàn)“當(dāng)前讀”，或者 insert、update、delete 也是當(dāng)前讀。

2）使用加鎖的方法，鎖分為共享鎖（讀鎖），排他鎖（寫鎖）

快照讀：就是select

當(dāng)前讀：特殊的讀操作，插入/更新/刪除操作，屬于當(dāng)前讀，處理的都是當(dāng)前的數(shù)據(jù)，需要加鎖。

mysql 在 RR 級(jí)別怎么處理幻讀的呢？一般來(lái)說(shuō)，RR 級(jí)別通過(guò) mvcc 機(jī)制，保證讀到低于后面事務(wù)的數(shù)據(jù)。但是 select for update 不會(huì)觸發(fā) mvcc，它是當(dāng)前讀。如果后面事務(wù)插入數(shù)據(jù)并提交，那么在 RR 級(jí)別就會(huì)讀到插入的數(shù)據(jù)。所以，mysql 使用 行鎖 + gap 鎖（簡(jiǎn)稱 next-key 鎖）來(lái)防止當(dāng)前讀的時(shí)候插入。

Gap Lock在InnoDB的唯一作用就是防止其他事務(wù)的插入操作，以此防止幻讀的發(fā)生。

Innodb自動(dòng)使用間隙鎖的條件：

一文詳解-MySQL 事務(wù)和鎖

當(dāng)多個(gè)用戶訪問(wèn)同一份數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)用戶在更改數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可能有其他用戶同時(shí)發(fā)起更改請(qǐng)求，為保證數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的更新從一個(gè)一致性狀態(tài)變?yōu)榱硗庖粋€(gè)一致性狀態(tài)，使用事務(wù)處理是非常必要的，事務(wù)具有以下四個(gè)特性：

MySQL 提供了多種事務(wù)型存儲(chǔ)引擎，如 InnoDB 和 BDB 等，而 MyISAM 不支持事務(wù)。為了支持事務(wù)，InnoDB 存儲(chǔ)引擎引入了與事務(wù)處理相關(guān)的 REDO 日志和 UNDO 日志，同時(shí)事務(wù)依賴于 MySQL 提供的鎖機(jī)制

事務(wù)執(zhí)行時(shí)需要將執(zhí)行的事務(wù)日志寫入日志文件，對(duì)應(yīng)的文件為 REDO 日志。當(dāng)每條 SQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)更新操作時(shí)，首先將 REDO 日志寫進(jìn)日志緩沖區(qū)。當(dāng)客戶端執(zhí)行 COMMIT 命令提交時(shí)，日志緩沖區(qū)的內(nèi)容將被刷新到磁盤，日志緩沖區(qū)的刷新方式或者時(shí)間間隔可以通過(guò)參數(shù) innodb_flush_log_at_trx_commit 控制

REDO 日志對(duì)應(yīng)磁盤上的 ib_logifleN 文件，該文件默認(rèn)為 5MB，建議設(shè)置為 512MB，以便容納較大的事務(wù)。MySQL 崩潰恢復(fù)時(shí)會(huì)重新執(zhí)行 REDO 日志的記錄，恢復(fù)最新數(shù)據(jù)，保證已提交事務(wù)的持久性

與 REDO 日志相反，UNDO 日志主要用于事務(wù)異常時(shí)的數(shù)據(jù)回滾，具體內(nèi)容就是記錄數(shù)據(jù)被修改前的信息到 UNDO 緩沖區(qū)，然后在合適的時(shí)間將內(nèi)容刷新到磁盤

假如由于系統(tǒng)錯(cuò)誤或者 rollback 操作而導(dǎo)致事務(wù)回滾，可以根據(jù) undo 日志回滾到?jīng)]修改前的狀態(tài)，保證未提交事務(wù)的原子性

與 REDO 日志不同的是，磁盤上不存在單獨(dú)的 UNDO 日志文件，所有的 UNDO 日志均存在表空間對(duì)應(yīng)的 .ibd 數(shù)據(jù)文件中，即使 MySQL 服務(wù)啟動(dòng)了獨(dú)立表空間

在 MySQL 中，可以使用 BEGIN 開始事務(wù)，使用 COMMIT 結(jié)束事務(wù)，中間可以使用 ROLLBACK 回滾事務(wù)。MySQL 通過(guò) SET AUTOCOMMIT、START TRANSACTION、COMMIT 和 ROLLBACK 等語(yǔ)句支持本地事務(wù)

MySQL 定義了四種隔離級(jí)別，指定事務(wù)中哪些數(shù)據(jù)改變其他事務(wù)可見、哪些數(shù)據(jù)該表其他事務(wù)不可見。低級(jí)別的隔離級(jí)別可以支持更高的并發(fā)處理，同時(shí)占用的系統(tǒng)資源更少

InnoDB 系統(tǒng)級(jí)事務(wù)隔離級(jí)別可以使用以下語(yǔ)句設(shè)置：

查看系統(tǒng)級(jí)事務(wù)隔離級(jí)別：

InnoDB 會(huì)話級(jí)事務(wù)隔離級(jí)別可以使用以下語(yǔ)句設(shè)置：

查看會(huì)話級(jí)事務(wù)隔離級(jí)別：

在該隔離級(jí)別，所有事務(wù)都可以看到其他未提交事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。讀取未提交的數(shù)據(jù)稱為臟讀（Dirty Read），即是：首先開啟 A 和 B 兩個(gè)事務(wù)，在 B 事務(wù)更新但未提交之前，A 事務(wù)讀取到了更新后的數(shù)據(jù)，但由于 B 事務(wù)回滾，導(dǎo)致 A 事務(wù)出現(xiàn)了臟讀現(xiàn)象

所有事務(wù)只能看見已經(jīng)提交事務(wù)所做的改變，此級(jí)別可以解決臟讀，但也會(huì)導(dǎo)致不可重復(fù)讀（Nonrepeatable Read）：首先開啟 A 和 B 兩個(gè)事務(wù)，A事務(wù)讀取了 B 事務(wù)的數(shù)據(jù)，在 B 事務(wù)更新并提交后，A 事務(wù)又讀取到了更新后的數(shù)據(jù)，此時(shí)就出現(xiàn)了同一 A 事務(wù)中的查詢出現(xiàn)了不同的查詢結(jié)果

MySQL 默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別，能確保同一事務(wù)的多個(gè)實(shí)例在并發(fā)讀取數(shù)據(jù)時(shí)看到同樣的數(shù)據(jù)行，理論上會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，幻讀（Phontom Read）。例如，第一個(gè)事務(wù)對(duì)一個(gè)表中的數(shù)據(jù)做了修改，這種修改會(huì)涉及表中的全部數(shù)據(jù)行，同時(shí)第二個(gè)事務(wù)也修改這個(gè)表中的數(shù)據(jù)，這次的修改是向表中插入一行新數(shù)據(jù)，此時(shí)就會(huì)發(fā)生操作第一個(gè)事務(wù)的用戶發(fā)現(xiàn)表中還有沒有修改的數(shù)據(jù)行

InnoDB 通過(guò)多版本并發(fā)控制機(jī)制（MVCC）解決了該問(wèn)題：InnoDB 通過(guò)為每個(gè)數(shù)據(jù)行增加兩個(gè)隱含值的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)隱含值記錄了行的創(chuàng)建時(shí)間、過(guò)期時(shí)間以及每一行存儲(chǔ)時(shí)間發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)版本號(hào)，每個(gè)查詢根據(jù)事務(wù)的版本號(hào)來(lái)查詢結(jié)果

通過(guò)強(qiáng)制事務(wù)排序，使其不可能相互沖突，從而解決幻讀問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，就是在每個(gè)讀的數(shù)據(jù)行上加上共享鎖實(shí)現(xiàn)，這個(gè)級(jí)別會(huì)導(dǎo)致大量的超時(shí)現(xiàn)象和鎖競(jìng)爭(zhēng)，一般不推薦使用

為了解決數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制問(wèn)題，如走到同一時(shí)刻客戶端對(duì)同一張表做更新或者查詢操作，需要對(duì)并發(fā)操作進(jìn)行控制，因此產(chǎn)生了鎖

共享鎖的粒度是行或者元組（多個(gè)行），一個(gè)事務(wù)獲取了共享鎖以后，可以對(duì)鎖定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)執(zhí)行讀操作

排他鎖的粒度與共享鎖相同，一個(gè)事務(wù)獲取排他鎖以后，可以對(duì)鎖定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)執(zhí)行寫操作

有兩個(gè)事務(wù) A 和 B，如果事務(wù) A 獲取了一個(gè)元組的共享鎖，事務(wù) B 還可以立即獲取這個(gè)元組的共享鎖，但不能獲取這個(gè)元組的排他鎖，必須等到事務(wù) A 釋放共享鎖之后。如果事務(wù) A 獲取了一個(gè)元組的排他鎖，事務(wù) B 不能立即獲取這個(gè)元組的共享鎖，也不能立即獲取這個(gè)元組的排他鎖，必須等到 A 釋放排他鎖之后

意向鎖是一種表鎖，鎖定的粒度是整張表，分為意向共享鎖和意向排他鎖。意向共享鎖表示一個(gè)事務(wù)有意對(duì)數(shù)據(jù)上共享鎖或者排他鎖。有意表示事務(wù)想執(zhí)行操作但還沒真正執(zhí)行

鎖的粒度主要分為表鎖和行鎖

表鎖的開銷最小，同時(shí)允許的并發(fā)量也是最小。MyISAM 存儲(chǔ)引擎使用該鎖機(jī)制。當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)表記錄被鎖，此時(shí)其他讀/寫動(dòng)作一律等待。一些特定的動(dòng)作，如 ALTER TABLE 執(zhí)行時(shí)使用的也是表鎖

行鎖可以支持最大的并發(fā)，InnoDB 存儲(chǔ)引擎使用該鎖機(jī)制。如果要支持并發(fā)讀/寫，建議采用 InnoDB 存儲(chǔ)引擎

網(wǎng)站名稱：mysql事務(wù)與鎖怎么用,MySQL的鎖機(jī)制
文章源于：http://chinadenli.net/article42/hdoehc.html

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