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提交 287f3656 编写于 作者: C CyC2018
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notes/数据库系统原理.md
浏览文件 @ 287f3656
...@@ -2,6 +2,7 @@ ...@@ -2,6 +2,7 @@
* [一、事务](#一事务) * [一、事务](#一事务)
* [概念](#概念) * [概念](#概念)
* [四大特性](#四大特性) * [四大特性](#四大特性)
* [AUTOCOMMIT](#autocommit)
* [二、并发一致性问题](#二并发一致性问题) * [二、并发一致性问题](#二并发一致性问题)
* [问题](#问题) * [问题](#问题)
* [解决方法](#解决方法) * [解决方法](#解决方法)
...@@ -9,6 +10,7 @@ ...@@ -9,6 +10,7 @@
* [封锁粒度](#封锁粒度) * [封锁粒度](#封锁粒度)
* [封锁类型](#封锁类型) * [封锁类型](#封锁类型)
* [封锁协议](#封锁协议) * [封锁协议](#封锁协议)
* [MySQL 隐式与显示锁定](#mysql-隐式与显示锁定)
* [四、隔离级别](#四隔离级别) * [四、隔离级别](#四隔离级别)
* [五、多版本并发控制](#五多版本并发控制) * [五、多版本并发控制](#五多版本并发控制)
* [版本号](#版本号) * [版本号](#版本号)
...@@ -48,15 +50,13 @@ ...@@ -48,15 +50,13 @@
## 四大特性 ## 四大特性
<div align="center"> <img src="../pics//09e6e8d4-4d83-4949-b908-6d6b4c2fd064.png"/> </div><br>
### 1. 原子性（Atomicity） ### 1. 原子性（Atomicity）
事务被视为不可分割的最小单元，要么全部提交成功，要么全部失败回滚。 事务被视为不可分割的最小单元，事务的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚。
### 2. 一致性（Consistency） ### 2. 一致性（Consistency）
事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。 数据库在事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。
### 3. 隔离性（Isolation） ### 3. 隔离性（Isolation）
...@@ -66,6 +66,10 @@ ...@@ -66,6 +66,10 @@
一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。可以通过数据库备份和恢复来保证持久性。 一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。可以通过数据库备份和恢复来保证持久性。
## AUTOCOMMIT
MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说，如果不显示使用`START TRANSACTION`语句来开始一个事务，那么每个查询都会被当做一个事务自动提交。
# 二、并发一致性问题 # 二、并发一致性问题
在并发环境下，一个事务如果受到另一个事务的影响，那么事务操作就无法满足一致性条件。 在并发环境下，一个事务如果受到另一个事务的影响，那么事务操作就无法满足一致性条件。
...@@ -120,7 +124,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -120,7 +124,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
## 封锁类型 ## 封锁类型
### 1. 排它锁与共享锁 ### 1. 读写锁
- 排它锁（Exclusive），简写为 X 锁，又称写锁。 - 排它锁（Exclusive），简写为 X 锁，又称写锁。
- 共享锁（Shared），简写为 S 锁，又称读锁。 - 共享锁（Shared），简写为 S 锁，又称读锁。
...@@ -134,26 +138,35 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -134,26 +138,35 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
| - | X | S | | - | X | S |
| :--: | :--: | :--: | | :--: | :--: | :--: |
|X|No|No| |X|NO|NO|
|S|No|Yes| |S|NO|YES|
### 2. 意向锁 ### 2. 意向锁
意向锁（Intention Locks）可以支持多粒度封锁。它本身是一个表锁，通过在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，用来表示一个事务想要在某个数据行上加 X 锁或 S 锁。 使用意向锁（Intention Locks）可以更容易地支持多粒度封锁。
有以下两个规定： 在存在行级锁和表级锁的情况下，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任意一行加了锁，那么就需要对表 A 的每一行都检测一次，这是非常耗时的。
1. 一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得 IS 锁或者更强的锁； 意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，IX/IS 都是表锁，用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S 锁。有以下两个规定：
2. 一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得 IX 锁。
1. 一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁；
2. 一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得表的 IX 锁。
通过引入意向锁，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁，如果加了就表示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁，因此事务 T 加 X 锁失败。
各种锁的兼容关系如下： 各种锁的兼容关系如下：
| - | X | IX | S | IS | | - | X | IX | S | IS |
| :--: | :--: | :--: | :--: | :--: | | :--: | :--: | :--: | :--: | :--: |
|X |No |No |No | No| |X |NO |NO |NO | NO|
|IX |No |Yes|No | Yes| |IX |NO |YES |NO | YES|
|S |No |No |Yes| Yes| |S |NO |NO |YES | YES|
|IS |No |Yes|Yes| Yes| |IS |NO |NO |YES | YES|
解释如下：
- 任意 IS/IX 锁之间都是兼容的，因为它们只是表示想要对表加锁，而不是真正加锁；
- S 锁只与 S 锁和 IS 锁兼容，也就是说事务 T 想要对数据行加 S 锁，其它事务可以已经获得对表或者表中的行的 S 锁。
## 封锁协议 ## 封锁协议
...@@ -171,9 +184,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -171,9 +184,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
| read A=20 | | | read A=20 | |
| | lock-x(A) | | | lock-x(A) |
| | wait | | | wait |
| write A=19 | | | write A=19 |. |
| commit | | | commit |. |
| unlock-x(A) | | | unlock-x(A) |. |
| | obtain | | | obtain |
| | read A=19 | | | read A=19 |
| | write A=21 | | | write A=21 |
...@@ -193,9 +206,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -193,9 +206,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
| write A=19 | | | write A=19 | |
| | lock-s(A) | | | lock-s(A) |
| | wait | | | wait |
| rollback | | | rollback | .|
| A=20 | | | A=20 |. |
| unlock-x(A) | | | unlock-x(A) |. |
| | obtain | | | obtain |
| | read A=20 | | | read A=20 |
| | commit | | | commit |
...@@ -213,9 +226,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -213,9 +226,9 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
| read A=20 | | | read A=20 | |
| |lock-x(A) | | |lock-x(A) |
| | wait | | | wait |
| read A=20| | | read A=20| . |
| commit | | | commit | .|
| unlock-s(A) | | | unlock-s(A) |. |
| | obtain | | | obtain |
| | read A=20 | | | read A=20 |
| | write A=19| | | write A=19|
...@@ -224,7 +237,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ...@@ -224,7 +237,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。
### 2. 两段锁协议 ### 2. 两段锁协议
加锁和解锁分为两个阶段进行，事务 T 对数据 A 进行读或者写操作之前，必须先获得对 A 的封锁，并且在释放一个封锁之后，T 不能再获得任何的其它锁。 加锁和解锁分为两个阶段进行。事务 T 对数据 A 进行读或者写操作之前，必须先获得对 A 的封锁，并且在释放一个封锁之后，T 不能再获得任何的其它锁。
事务遵循两段锁协议是保证并发操作可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议，它是可串行化调度。 事务遵循两段锁协议是保证并发操作可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议，它是可串行化调度。
...@@ -238,6 +251,17 @@ lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B) ...@@ -238,6 +251,17 @@ lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B)
lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C) lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C)
``` ```
## MySQL 隐式与显示锁定
MySQL 的 InnoDB 存储引擎采用两段锁协议，会根据隔离级别在需要的时候自动加锁，并且所有的锁都是在同一时刻被释放，这被称为隐式锁定。
InnoDB 也可以使用特定的语句进行显示锁定：
```sql
SELECT ... LOCK In SHARE MODE;
SELECT ... FOR UPDATE;
```
# 四、隔离级别 # 四、隔离级别
<font size=4> **1. 未提交读（READ UNCOMMITTED）** </font> </br> <font size=4> **1. 未提交读（READ UNCOMMITTED）** </font> </br>
...@@ -267,7 +291,7 @@ lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C) ...@@ -267,7 +291,7 @@ lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C)
# 五、多版本并发控制 # 五、多版本并发控制
（Multi-Version Concurrency Control, MVCC）是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式，用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，无需使用 MVCC；可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用 MVCC 无法实现。 多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control, MVCC）是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式，用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，无需使用 MVCC；可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用 MVCC 无法实现。
## 版本号 ## 版本号
...@@ -287,7 +311,7 @@ InnoDB 的 MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回 ...@@ -287,7 +311,7 @@ InnoDB 的 MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回
## 实现过程 ## 实现过程
以下过程针对可重复读隔离级别。 以下过程针对可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别。
### 1. SELECT ### 1. SELECT
...@@ -315,7 +339,7 @@ InnoDB 的 MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回 ...@@ -315,7 +339,7 @@ InnoDB 的 MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回
### 1. 快照读 ### 1. 快照读
读取快照中的数据，可以减少加锁所带来的开销。 这是 MVCC 的一种方式，读取的是快照中的数据，可以减少加锁所带来的开销。
```sql ```sql
select * from table ...; select * from table ...;
...@@ -323,7 +347,7 @@ select * from table ...; ...@@ -323,7 +347,7 @@ select * from table ...;
### 2. 当前读 ### 2. 当前读
读取最新的数据，需要加锁。以下第一个语句需要加 S 锁，其它都需要加 X 锁。 读取的是最新的数据，需要加锁。以下第一个语句需要加 S 锁，其它都需要加 X 锁。
```sql ```sql
select * from table where ? lock in share mode; select * from table where ? lock in share mode;
...@@ -335,7 +359,7 @@ delete; ...@@ -335,7 +359,7 @@ delete;
# 六、Next-Key Locks # 六、Next-Key Locks
Next-Key Locks 也是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎的一种锁实现。MVCC 不能解决幻读的问题，Next-Key Locks 就是为了解决这个问题而存在的。在可重复读隔离级别下，使用 MVCC + Next-Key Locks 可以解决幻读问题。 Next-Key Locks 也是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎的一种锁实现。MVCC 不能解决幻读的问题，Next-Key Locks 就是为了解决这个问题而存在的。在可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别下，使用 MVCC + Next-Key Locks 可以解决幻读问题。
## Record Locks ## Record Locks
...@@ -615,4 +639,4 @@ Entity-Relationship，有三个组成部分：实体、属性、联系。 ...@@ -615,4 +639,4 @@ Entity-Relationship，有三个组成部分：实体、属性、联系。
- [The basics of the InnoDB undo logging and history system](https://blog.jcole.us/2014/04/16/the-basics-of-the-innodb-undo-logging-and-history-system/) - [The basics of the InnoDB undo logging and history system](https://blog.jcole.us/2014/04/16/the-basics-of-the-innodb-undo-logging-and-history-system/)
- [MySQL locking for the busy web developer](https://www.brightbox.com/blog/2013/10/31/on-mysql-locks/) - [MySQL locking for the busy web developer](https://www.brightbox.com/blog/2013/10/31/on-mysql-locks/)
- [浅入浅出 MySQL 和 InnoDB](https://draveness.me/mysql-innodb) - [浅入浅出 MySQL 和 InnoDB](https://draveness.me/mysql-innodb)
- [fd945daf-4a6c-4f20-b9c2-5390f5955ce5.jpg](https://tech.meituan.com/innodb-lock.html) - [Innodb 中的事务隔离级别和锁的关系](https://tech.meituan.com/innodb-lock.html)
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