MySQL并发知识（面试高频）

mysql并发事务解决

不同隔离级别下，mysql解决并发事务的方式不同。主要由锁机制和MVCC(多版本并发控制)机制来解决并发事务问题。

1. mysql中的锁有哪些？

1. 表级锁：

   • 场景：表级锁适用于需要对整个表进行操作的情况，例如在执行DDL语句（如ALTER TABLE）时需要锁定整个表。
   • 隔离级别中的使用：表级锁通常在所有隔离级别下都会使用，因为它们可以在需要时锁定整个表，从而防止并发修改。

2. 行级锁：

   • 共享锁（Shared Lock） ：解决了并发事务 读-读 读-写 问题

     • 场景：共享锁允许多个事务同时读取同一行数据，适用于读取操作。例如，当一个事务读取数据时，可以使用共享锁防止其他事务对数据进行写操作。
     • 隔离级别中的使用：共享锁在“读已提交”（Read Committed）及以上的隔离级别使用，以防止其他事务对数据进行不一致的修改。

   • 排他锁（Exclusive Lock） ：解决了并发事务 写-写 问题

     • 场景：排他锁用于对数据进行写操作，确保在同一时间只有一个事务可以对数据进行修改。
     • 隔离级别中的使用：排他锁在所有隔离级别下都会使用，因为它们确保数据在被修改时不会被其他事务修改。

3. 间隙锁（Gap Lock） ：

   • 场景：间隙锁用于防止并发事务在范围查询中插入新数据，确保数据一致性。
   • 隔离级别中的使用：间隙锁主要在“可重复读”（Repeatable Read）隔离级别下使用，以防止其他事务在查询范围内插入新数据，导致幻读问题。

4. Next-Key Lock：

   • 场景：Next-Key Lock可以看作是间隙锁的一个增强版本，结合了行锁和间隙锁的特性，用于防止并发事务在范围查询中插入新数据或修改已有数据，同时也防止幻读问题。
   • 隔离级别中的使用：Next-Key Lock也是在“可重复读”（Repeatable Read）隔离级别下使用，与间隙锁一起，用于防止幻读问题的发生。

在MySQL中，根据隔离级别的不同，使用的锁也会有所不同，以确保在不同的并发情况下保证数据的一致性和隔离性。

2. MVCC原理

MVCC概念

MySQL中的InnoDB存储引擎利用MVCC（多版本并发控制）来优化并发性能，并确保事务间的隔离性。解决了并发事务 写-读 问题。MVCC允许不同的事务在同一时刻看到数据库的不同版本状态，以此来减少锁定需求，尤其对于读密集型应用而言，可以显著提升并发读取性能。

MVCC核心组件

1. 隐藏字段

   • 每一行记录除了我们通常定义的列之外，还包含一些隐藏的系统字段：

     • DB_TRX_ID（事务ID）: 记录最后一次修改该行记录的事务ID。
     • DB_ROLL_PTR（回滚指针）: 指向对应的undo日志记录，用于获取该行的前一个版本。
     • DB_ROW_ID（行ID）: 在某些情况下作为聚簇索引的补充，用于非唯一二级索引定位记录。

2. Undo Log (回滚日志)

   • 当事务对数据进行修改时，InnoDB会产生 undo log 记录原来的值，形成版本链。
   • 每次更新操作都会生成一个新的版本，并将旧版本链接到undo log中。
   • Undo日志不仅用于事务回滚，也用于MVCC提供历史版本数据给读事务。

3. Read View (一致性读视图)

   • 在开启事务时，InnoDB会创建一个Read View用来确定事务执行过程中哪些版本的数据对它是可见的。

   • Read View包含了以下关键信息：

     • m_ids: 当前系统中活跃事务的最小和最大事务ID。
     • active_trx_list: 活跃事务列表，这些事务可能修改了数据但还未提交。
     • 创建Read View时系统全局事务ID计数器的值。

MVCC的工作原理

MVCC是“维持一个数据的多个版本，使读写操作没有冲突”的一个抽象概念。 这个概念需要具体功能去实现，这个具体实现就是快照读。

• 快照读：在可重复读（Repeatable Read）隔离级别下，普通的SELECT语句不会加锁而是采用一致性读（快照读），根据当前事务的Read View来读取创建视图时刻之前已经提交的数据版本。

  • 根据以下规则判断某行记录对于当前事务是否可见：

    • 如果DB_TRX_ID小于Read View的最低事务ID（min trx id），表示该行在Read View创建前就已经提交，因此是可见的。
    • 如果DB_TRX_ID大于或等于Read View的最低事务ID，但不在活跃事务列表中，同样视为已提交且可见。
    • 若DB_TRX_ID大于或等于Read View的最低事务ID且在活跃事务列表中，说明是未提交事务更改的数据，不可见。InnoDB会查询undo log中的历史版本数据，直到找到最接近的已提交数据版本，将其提供给当前事务使用。
    • 若DB_TRX_ID等于当前事务的事务ID，表示是当前事务自己修改的数据，也是可见的。

• 事务结束时的清理：

  • 当事务提交时，其修改过的记录的旧版本可以在适当的时机被purge线程清除，以回收存储空间。
  • 已经不再被任何事务使用的旧版本数据会被从undo日志中移除。

通过上述机制，MVCC能够在很大程度上降低事务之间的互斥，提高并发性能，同时保证事务的ACID特性（原子性、一致性、隔离性和持久性）。在实际应用中，尤其是在高并发的OLTP系统中，MVCC是保证数据库高性能并发处理的重要手段。

MVCC机制生效条件

MVCC机制只在读已提交和可重复读隔离级别下才会生效。

• 读已提交（READ COMMITTED） ： 在这个隔离级别下，每次SELECT语句执行时，都会获取最新的已提交数据，这意味着每次查询都可能看到不同的数据版本，因为每次查询都会获取一个最新的快照。然而，与Repeatable Read相比，这里的“快照”并不是事务开始时固定的视图，而是每次查询时动态获取的。
• 可重复读（REPEATABLE READ） ： 这是MySQL InnoDB存储引擎的默认事务隔离级别。在这个级别下，同一个事务内的普通SELECT语句确实不会加锁，而是始终读取事务启动时存在的已提交数据版本，也就是说，同一个事务内多次执行相同的SELECT语句结果总是相同的，不会受到其他事务提交的影响。

总结来说，所谓的MVCC指的就是在使用READ COMMITTD、REPEATABLE READ这两种隔离级别的事务在执行普通的SEELCT操作时访问记录的版本链的过程，这样子可以使不同事务的读-写、写-读操作并发执行，从而提升系统性能。