纵横数据库MVCC和间隙锁:并发操控的至强法宝

后端

2023-12-13 07:34:54

MVCC 与间隙锁：并发控制的双刃剑

在现代数据库驱动的应用程序中，数据并发性至关重要。然而，随着数据量的不断膨胀，并发性也带来了一系列挑战，例如数据一致性和性能问题。解决这些问题的答案在于并发控制机制，其中 MVCC（多版本并发控制）和间隙锁脱颖而出。

MVCC：乐观并发的快照机制

MVCC 是一种乐观锁机制，它通过维护数据的多个版本来实现并发控制。当一个事务对数据进行修改时，MVCC 不会立即更新数据，而是创建该数据的快照。这个快照包含修改之前的数据副本，不会影响其他事务对数据的并发访问。

优点：

读写不阻塞： MVCC 不会对数据加锁，因此读取操作不会阻塞写入操作，反之亦然。这大大提高了数据库的并发性能。
快照隔离： MVCC 提供了快照隔离级别，它确保每个事务看到的数据是该事务开始时的快照，不受其他事务修改的影响。
避免死锁： 由于 MVCC 不对数据加锁，因此可以避免死锁的发生。

缺点：

数据版本开销： MVCC 需要维护数据的多个版本，这可能会增加存储空间的开销。
读取不一致： 由于 MVCC 不会立即更新数据，当多个事务同时读取同一数据时，可能会出现读取不一致的情况。
可重复读隔离级别开销高： 如果需要实现可重复读隔离级别，MVCC 需要对数据进行额外的复制，这可能会增加性能开销。

间隙锁：悲观并发的加锁机制

间隙锁是一种悲观锁机制，它通过对数据所在范围的间隙进行加锁来实现并发控制。当一个事务对数据进行修改时，间隙锁将在该数据的两侧分别添加两个间隙锁，从而防止其他事务修改该数据。

优点：

数据一致性高： 由于间隙锁会对数据所在范围的间隙进行加锁，因此可以保证数据的完整性和一致性。
避免脏读和幻读： 间隙锁可以防止脏读和幻读的发生。
实现可重复读隔离级别容易： 由于间隙锁会对数据所在范围的间隙进行加锁，因此实现可重复读隔离级别更加容易。

缺点：

读写阻塞： 由于间隙锁是悲观锁机制，因此读取操作可能会阻塞写入操作，写入操作也可能会阻塞读取操作。这可能会降低数据库的并发性能。
锁争用： 当多个事务同时修改同一个数据时，可能会发生锁争用。这可能会导致数据库性能下降，甚至死锁。
锁开销： 间隙锁需要对数据所在范围的间隙进行加锁，这可能会增加锁的开销。

选择 MVCC 还是间隙锁？

MVCC 和间隙锁各有优缺点，因此在不同的应用场景下，适用情况也不尽相同。

选择 MVCC：
- 高并发性能要求
- 可容忍读取不一致
- 不需要可重复读隔离级别
选择间隙锁：
- 强数据一致性要求
- 可接受读写阻塞
- 需要可重复读隔离级别

示例代码：

以下是在 MySQL 中使用 MVCC 和间隙锁的示例代码：

-- MVCC

BEGIN TRANSACTION;
SELECT * FROM table_name WHERE id = 1;
UPDATE table_name SET value = 'new_value' WHERE id = 1;
COMMIT;

-- 间隙锁

BEGIN TRANSACTION;
SELECT * FROM table_name WHERE id = 1 FOR UPDATE;
UPDATE table_name SET value = 'new_value' WHERE id = 1;
COMMIT;