1,并发控制,锁,MVCC
第一:并发控制
为啥要进行并发控制?
并发的任务对于同一个临界资源进行操作,如果不采取措施,可能导致不一致,故必须进行并发控制(Concurrency Control)
技术上,通常如何进行并发控制?
通过并发控制保证数据一致性的常见手段有
·1,锁
·2,数据多版本
第二: 锁
如果使用普通锁保证一致性?
普通锁,被使用最多:
1)操作数据前,锁住,实施互斥,不允许其他的并发任务操作;
2)操作完成后,释放锁,让其他任务执行
如此,就可以保证一致性
普通锁存在什么问题?
简单的锁住太粗暴,连“读任务”也无法进行,任务执行过程本质上是串行的。
于是出现了共享锁,和排它锁
1,共享锁,share locks 读取数据时加锁
2,排它锁,exclusive locks 修改数据时加锁
共享锁和排他锁:
1,共享锁之间不互斥,读读可以并行
2,排他锁与任何锁互斥,写读,写写不可以并行
可以看到,一旦写数据的任务没有完成,数据不可以被其他任务读取的,这对并发度有较大的影响
第三:数据多版本
数据多版本是一种能够进一步提高并发的方法,它的核心原理是:
1,写任务发生时,将数据克隆一份,以版本号区分;
2,写任务操作新克隆的数据,直至提交;
3,并发读任务可以继续读取旧版本数据,不至于阻塞
如上图:
1,最开始数据的版本是V0;
2,T1时刻发起了一个写任务,这是把数据clone了一份,进行修改,版本变为V1,但任务还未完成;
3,T2时刻并发了一个读任务,依然可以读取V0版本的数据;
4,T3时刻并发了一个读任务,依然不会阻塞
可以看到,数据多版本,通过“读取旧版本数据”,能够极大提高任务的并发度
提供并发的演化过程:
1,普通锁,本质是串行执行;
2,读写锁,可以实现读读并发;
3,数据多版本,可以实现读写并发;
接下里就是InnoDB如果使用的
第四节:redo,undo,回滚段
在介绍InnoDB如何使用“读取旧版本数据”极大提高任务的并发度之前,先介绍一下redo日志,undo日志,回滚段(rollback segment)
为什么要有redo日志?
数据库事务提交后,必须将更新后的数据刷到磁盘上,保证ACID特性。磁盘随机写性能较低,如果每次都刷盘,会极大的影响数据库的吞吐量。
优化方式:将修改行为先写到redo日志里,在定期将数据刷到磁盘上,这样能极大提高性能。
假如某一时刻,数据库崩溃,还没来得及刷盘的数据,在数据库重启后,会重做redo日志里的内容,以保证已提交事务对数据产生的影响都刷到磁盘上。
一句话,redo日志用于保障,已提交事务的ACID特性。
为什么要有undo日志?
数据库事务未提交时,会将事务修改数据的镜像(即修改前的旧版本)存在到undo日志里,当事务回滚时候,或者数据库崩溃时,可以利用undo日志,即旧版本数据,撤销未提交事务对数据产生的影响。
对于insert操作,undo日志记录新数据的PK(ROW_ID),回滚时直接删除
对于delete/update操作,undo日志里记录旧数据row,回滚时直接恢复。
他们分别存放在不同的buffer里
一句话,undo日志,用于保障,未提交事务不会对数据库的ACID 特性产生影响。
什么是回滚段?
存储undo日志的地方,就是回滚段。
undo日志和回滚段和InnoDB的MVCC密切相关。
栗子:
t(id PK, name);
数据为:
1, shenjian
2, zhangsan
3, lisi
此时没有事务未提交,故回滚段是空的。 接着启动了一个事务:
start trx;
delete (1, shenjian);
update set(3, lisi) to (3, xxx);
insert (4, wangwu);
并且事务处于未提交的状态。
可以看到:
(1)被删除前的(1, shenjian)作为旧版本数据,进入了回滚段;
(2)被修改前的(3, lisi)作为旧版本数据,进入了回滚段;
(3)被插入的数据,PK(4)进入了回滚段;
接下来,假如事务rollback,此时可以通过回滚段里的undo日志回滚。
画外音:假设事务提交,回滚段里的undo日志可以删除。
可以看到:
(1)被删除的旧数据恢复了;
(2)被修改的旧数据也恢复了;
(3)被插入的数据,删除了;
事务回滚成功,一切如故。
第四节,InnoDB是基于多版本并发控制的存储引擎
InnoDB是高并发互联网场景最为推荐的存储引擎,根本原因就是多版本控制(Multi Version Concurrency Control ,MVCC)行锁,并发,事务回滚等多种特性都和MVCC相关。
MVCC就是通过“读取旧版本数据”来降低并发事务的锁冲突,提高任务的并发度。
核心问题:
旧版本数据存在哪里?
存储旧版本数据,对于MySql和InnoDB原有架构是否有巨大冲击?
1,旧版本数据存储在回滚段里
2,对MySQL和InnoDB原有架构体系冲击不大
InnoDB的内核,会对所有row数据增加三个内部属性:
1,DB_TRX_ID,6个字节,就每一行最近一次修改它的事务ID,
2,DB_ROLL_PTR,7字节,记录指向回滚段undo日志的指针;
3,DB_ROW_ID 6字节,单调递增的行ID;
InnoDB 为何能够做到这么高的并发?
回滚段里的数据,其实是历史数据的快照,这些数据是不会被修改的,select可以肆无忌惮的并发读取他们;
快照度() 这种一致性不加锁的读,就是InnoDB并发如此高的核心原因之一
这里一致性是指,事务读取到的数据,要么是事务开始前就已经存在的数据,要么就是事务自身插入或者修改的数据。
什么样的select是快照读?
除非显示加锁,普通的select语句都是快照读,
这是显示加锁:
select * from table where id >2 lock in share mode;
select * from table where id >2 for update
总结:
1,常见的并发控制保证数据一致性的方法是锁,数据多版本;
2,普通锁串行,读写锁读读并行,数据多版本读写并行;
3,redo日志保证已提交的事务的ACID特性,通过顺序写代替随机写,提高并发;
4,undo日志保障回滚未提交的事务,它存储在回滚段里
5,InnoDB是基于MVC C的存储引擎,它利用了存储在回滚段里undo日志,即数据的旧版本,提高并发;
6,InnoDB 之所以高并发,是快照读,不加锁
7,InnoDB所以普通select都是快照读