mysql的並發控制原理

Mysql是主流的開源關聯式資料庫，提供高效能的資料儲存服務。在做後端開發時，

有時會遇到效能瓶頸，這些瓶頸有時不是來自應用程式本身，而是來自資料庫層面。

所以所以掌握Mysql的一些底層原理有助於我們更能理解Mysql，對Mysql進行效能調優，

從而開發高效能的後端服務。

1、mysql的邏輯框架

mysql邏輯框架圖如下：

#最上層是處理客戶端過來的連接的。

主要做連線處理、授權認證、安全性等。 Mysql在這一層維護了一個執行緒池，用於處理來自客戶端的連線。 Mysql可以使用使用者名稱密碼認證，

也可以使用SSL基於X.509憑證認證。

第二層由三個部分組成：查詢快取、解析器、最佳化器。解析器用來解析SQL語句，最佳化器會對解析之後的語句進行最佳化。

在解析查詢前，伺服器會先檢查查詢緩存，如果能在其中找到對應的查詢結果，則無需再進行查詢解析、最佳化等過程，直接傳回查詢結果。預存程序、觸發器、視圖等都在這一層實現。

第三層是儲存引擎，儲存引擎負責在MySQL中儲存資料、擷取資料、開啟一個交易等等。儲存引擎透過API與上層進行通信，這些API屏蔽了不同儲存引擎之間的差異，使得這些差異對上層查詢流程透明化。儲存引擎不會去解析SQL。 mysql最常用的儲存引擎是InnoDB。

2、mysql的並發控制

如果多個執行緒同時操作數據，就有可能引發並發控制的問題。

2-1、讀寫鎖定

如果多個線程都只是讀數據，其實可以一起讀，不會互相影響，這個時候應該使用「讀鎖”，也稱為共享鎖。

取得讀鎖的執行緒之間互相不會阻塞，可以同時讀取一個資源。

如果有一個執行緒需要寫數據，則應該使用“寫鎖”，也成為排它鎖。

寫入鎖定會阻塞其它的寫鎖和讀鎖，直到寫入作業完成。

2-2、鎖定粒度

首先明確一個概念：在給定的資源上，需要加鎖的資料越少，系統能夠承載的同時數量就越高。

但加鎖也是需要消耗資源的，如果系統花費大量的時間來管理鎖，而不是存取數據，

那麼系統的效能可能會因此受影響。

所以一個好的「鎖定策略」就是要在鎖的開銷和資料的安全性之間尋求平衡，Mysql支援多個儲存引擎的架構，

每個儲存引擎都可以實現自己的鎖策略和鎖粒度。

2-3、表鎖定與行鎖

表鎖顧名思義就是鎖住整張表。表鎖定開銷比較小。對錶加寫鎖後，其它使用者對這張表的所有讀寫操作都會被阻塞。

在Mysql中，儘管儲存引擎可以提供自己的鎖，但Mysql有時候也會使用表鎖，像是ALTER TABLE之類的語句。

寫入鎖定比讀取鎖定有更高的優先權，因此一個寫鎖定請求可能會插入到讀鎖佇列的前面。

行級鎖定即鎖住整行，可以最大程度地支援並發處理，但加解鎖的開銷也會比較大。行級鎖定只在儲存引擎層實現，

所有的儲存引擎都以自己的方式實現了行級鎖定。

3、MVCC

MVCC即“多版本並發控制”，可以認為MVCC是行級鎖定的變種，但是它在很多情況下避免了加鎖定操作，

因此開銷更低。

主流的關聯式資料庫都實作了MVCC，但實作機制各有不同。實際上MVCC也沒有一個統一的標準。

但大都實現了非阻塞的讀取操作，寫入操作也只是鎖定必要的行。

MVCC保證的是每個事務裡面在執行期間看到的資料都是一致的。

但不同的交易由於開始的時間不同，所以可能對同一張表，同一時刻看到的資料是不一樣的。

在Mysql的InnoDB引擎，是透過給每行記錄後面保存兩個隱藏的列來實現的。

一個是保存行的建立時間，另一個保存了行的過期時間（或刪除時間）。

實際上儲存的並不是實際的一個時間戳，而是‘系統版本號’。

每次開啟一個事務，系統版本號碼都會遞增。事務開始時，系統版本號會作為事務的版本號，用來和查詢到的行的版本號進行比較。

下面分別介紹常見的CRUD作業中版本號碼是怎麼運作的：

INSERT

儲存目前系統版本好的作為行版本號

DELETE

將目前的系統版本號碼儲存到這行資料的「刪除版本」。

UPDATE

插入一行新紀錄，保存目前系統版本號作為航版本號，同時保存目前系統版本號到原來的行的「刪除版本」。

SELECT

只尋找版本早於目前交易版本的行。這樣可以保證事務讀取的行，要嘛之前就存在，

要嘛是這個事務本身自己插入或修改的。

行的「刪除版本」要麼未定義，要麼大於目前交易版本號。這樣可以確保事務讀取到的行，

在事務之前沒有被刪除。

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED兩個隔離等級下工作，其它兩個隔離等級不能運作。

因為READ UNCOMMITTED總是會讀取最新的資料防，而不是符合目前交易版本的資料行。而SERIALIZABLE則會對所有讀取的行都加鎖。

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