一致性非锁定读和锁定读

一致性非锁定读

对于一致性非锁定读的实现，通常做法是加一个版本号或者时间戳字段，在更新数据的同时版本号+1或者更新时间戳。查询时，将当前可见的版本号与对应记录的版本号进行对比，如果记录的版本小于可见版本，则表示该记录可见

在InnoDB存储引擎中，多版本控制就是对非锁定读的实现。如果读取的正在执行DELETE或UPDATE操作，这时读取操作不会去等待行上锁的释放。相反，InnoDB存储引擎回去读取行的一个快照数据，对于这种读历史数据的方式，我们叫快照读。

在可重复度和提交读两个隔离级别下，如果执行普通的select语句则会使用一致性非锁定读(MVCC)。并且在重复读下MVCC实现了可重复读和防止部分幻读

锁定读

如果执行的是下列语句，就是锁定读

  • select ... for update
  • insert、update、delete操作

在锁定都下，读取的是数据的最新版本，这种读也被称为当前读。锁定都会对读取到的记录加锁：

  • select ... lock in share mode：对记录加S锁，其他事务也可以加S锁，如果加X锁则会被阻塞。
  • select ... for update、insert、update、delete：对记录加X锁，且其他食物不能加任何锁。

在一致性非锁定读下，即使读取的记录已被其他事务加X锁，这时记录也是可以被读取的，即读取的快照数据。上面说在可重复度下MVCC防止了部分幻读，这边的"部分"是指在一致性非锁定读的情况下，只能读取到第一次查询之前所插入的数据（根据Read View判断数据可见性，Read View在第一次查询时生成）。但是！如果是当前读，每次读取的都是最新数据，这时如果两次查询中间有其他事务插入数据，就会产生幻读。所以，InnoDB在实现可重复读时，如果执行的是当前读，则会对读取的记录使用Next-key Lock，来防止其他事务在间隙间插入数据

InnoDB对MVCC的实现

MVCC的实现依赖于：隐藏字段、Read View、undo log。在内部实现中，InnoDB通过数据行的DB_TRX_ID和Read View来判断数据的可见性，如不可见，通过数据行的DB_ROLL_PTR找到undo log中的历史版本。每个事务读取到的数据版本可能是不一样的，在同一个事务中，用户只能看到该事务的创建Read View之前已经提交的修改和该事务本身做的修改。

隐藏字段

在内部，InnoDB存储引擎为每行数据添加了三个隐藏字段：

  • DB_TRX_ID：表示最后一次插入或更新该行的事务id。此外，delete操作在内部被视为更新，只不过会在记录头Record header的deleted_flag字段将其标记为已删除
  • DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向该行的undo log。如果改行未被更新，则为空
  • DB_ROW_ID：如果没有设置主键且该表没有唯一非空索引时，InnoDB 会使用该 id 来生成聚簇索引

Read View

Read View主要是用来做可见性判断，里面保存了"当前对本事务不可见的其他活跃事务"

undo log

undo log主要有两个作用：

  • 当事务回滚时用于将数据恢复到修改之前的样子
  • 另一个作用是MVCC，当读取记录时，若该记录被其他事务占用或当前版本对该事务不可见，则可以通过undo log读取之前版本的数据，以此实现非锁定读

在InnoDB存储引擎中undo log分为两种：insert undo log和update undo log：

①insert undo log：指在insert操作中产生的undo log。因为insert操作的记录只对事务本身可见，对其他食物不可见，故该undo log可以在事务提交后直接删除。

②update undo log：update或delete操作中产生的undo log。该undo log需要提供MVCC机制，因此不能在事务提交时就进行删除。提交时放入undo log链表，等待purge线程进行最后的删除。

不同事务或者相同事务对同一记录行的修改，会使该记录行的undo log称为一条链表，链首就是最新的记录，链尾就是最早的旧纪录。

数据可见性算法

在InnoDB存储引擎中，创建一个新事物后，执行每个select语句前，都会创建一个快照，快照中保存了当前数据库系统中正处于活跃(没有commit)的事务的ID号。其实简单说保存的就是系统中不应该被本事务看到的其他事务ID列表。当用户在这个事务中要读取某个记录行的时候，InnoDB会将该记录行的DB_TRX_ID与Read View中的一些变量及当前事务ID进行比较，判断是否满足条件。

RC和RR隔离级别下MVCC的差异

在事务隔离级别RC和RR(InnoDB存储引擎的默认事务隔离级别)下，InnoDB存储引擎使用MVCC(非锁定一致性读)，但它们生成Read View的时机不同

  • 在RC隔离级别下的每次select查询前都生成一个Read View
  • 在RR隔离级别下只在事务开始后第一次select数据前生成一个Read VIew

MVCC和Next-key-Lock防止幻读

InnoDB存储引擎在RR级别下通过MVCC和Next-key Lock来解决幻读问题：

1.执行普通select，此时会以MVCC快照读的方式读取数据

在快照读的情况下，RR隔离级别只会在事务开启后的第一次查询生成Read View，并使用直到事务提交。所以生成Read View之后其他事务所做的更新、插入记录版本对当前事务并不可见，实现了可重复读和防止快照读下的"幻读"

2.执行select…for update/lock in share mode、insert、update、delete等当前读

在当前读下，读取的都是最新的数据，如果其他事务有插入新的记录，并且刚好在当前事务查询范围内，就会产生幻读！InnoDB使用Next-key Lock来防止这种情况。当执行当前读时，会锁定读取到的记录的同时，锁定它们的间隙，防止其他事务在查询范围内插入数据。只要我不让你插入，就不会发生幻读