事务和 MVCC：揭秘 MySQL 并发控制的奥秘
2022-11-10 15:09:25
事务和 MVCC：MySQL 并发控制的基石
在数据管理的领域中，事务 和多版本并发控制（MVCC） 是至关重要的概念，它们确保了数据库系统的可靠性和一致性。本文将深入探究这两个机制，阐述其原理和在 MySQL 中的实现，以帮助您全面理解 MySQL 的并发控制体系。
事务：要么成功，要么失败的原子操作
想象一下，您在银行存款时，所有操作要么全部成功，要么全部失败。您不会存入一半的金额，而留下另一半。这种“全有或全无”的行为正是事务的精髓。
在 MySQL 中，事务是一组原子性操作，它们作为单个不可分割的单元执行。这意味着，如果事务中的任何操作失败，整个事务都会回滚，所有更改都将被撤销，就像从未发生过一样。
事务拥有四大特性 ，称为 ACID，这确保了数据库系统的完整性：
- 原子性： 所有操作要么全部执行成功，要么全部失败。
- 一致性： 事务前后，数据库状态始终满足业务规则。
- 隔离性： 一个事务不会影响其他同时进行的事务。
- 持久性： 一旦事务提交，对数据库的修改将永久保存。
MVCC：不同时刻，不同视图
数据库中的数据会不断发生变化，但我们希望即使在并发的环境中，每个事务也能看到一致的数据。MVCC（多版本并发控制）通过维护数据的多版本来实现这一目标。
MVCC 的核心思想是为每行数据存储多个版本，每个版本都有一个时间戳，表示其创建的时间。当一个事务读取一行数据时，它看到的是该行的最新版本 ，而不会受其他正在执行的事务的影响。
例如，假设您和您的朋友同时购买同一件商品。您的朋友稍早一点提交订单，但由于网络延迟，您的订单稍晚才到达服务器。MVCC 确保您仍然可以看到商品的最新库存数量，而不会看到您朋友已经购买的那部分库存。
MySQL 中的事务和 MVCC：undo log 和 redo log
MySQL 巧妙地利用undo log 和redo log 来实现事务和 MVCC。
- undo log： 记录了事务中对数据的修改，以便在事务回滚时可以撤销更改。
- redo log： 记录了事务中对数据的修改，以便在系统故障时可以恢复数据。
当事务开始时，MySQL 会创建 undo log 和 redo log。事务中的每个修改都会记录在 undo log 中。当事务提交时，修改将记录在 redo log 中，undo log 则会被释放。
读写锁和行锁：访问控制
为了防止事务之间相互干扰，MySQL 使用读写锁 和行锁 来控制对数据的访问。
读写锁 控制对整个表的访问：
- 事务读取表时，它会获得读锁 。
- 事务修改表时，它会获得写锁 。
行锁 控制对单个行的访问：
- 事务读取行时，它会获得读锁 。
- 事务修改行时，它会获得写锁 。
这些锁机制确保了事务之间的隔离性，防止了脏读、幻读等问题。
MVCC 版本：解决并发修改
MVCC 版本是对 MVCC 的进一步扩展，它通过为每个数据版本分配一个递增的版本号来解决并发修改问题。
当事务读取一行数据时，它看到的是拥有最高版本号 的版本。当事务修改一行数据时，它会创建一个新版本，版本号比旧版本大。
这保证了，如果两个事务同时修改同一行数据，只有具有最高版本号的修改才会成功。同时，它还可以防止脏写，即一个事务看到另一个未提交事务所做的修改。
总结：数据完整性和并发性的保障
事务和 MVCC 是 MySQL 并发控制的基础，它们共同作用，确保了数据库系统的数据完整性和并发性。理解这些机制对于优化 MySQL 应用程序的性能和可靠性至关重要。
常见问题解答
- 事务和锁有什么区别？ 事务保证原子性和一致性，而锁用于控制对数据的并发访问。
- MVCC 版本是如何处理并发写入的？ 它使用版本号来确保只有最新版本的修改才能成功。
- MySQL 中有哪些类型的锁？ 读写锁和行锁。
- 什么时候应该使用事务？ 当需要确保原子性、一致性和隔离性时。
- 如何优化 MVCC 性能？ 通过定期清理旧版本和使用适当的索引。
