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17多版本併發控制MVCC

MySQL InnoDB儲存引擎,實現的是基於多版本的併發控制協議——MVCC (Multi-Version Concurrency Control) (注:與MVCC相對的,是基於鎖的併發控制,Lock-Based Concurrency Control)。MVCC最大的好處,相信也是耳熟能詳:讀不加鎖,讀寫不衝突。在讀多寫少的OLTP應用中,讀寫不衝突是非常重要的,極大的增加了系統的併發效能,這也是為什麼現階段,幾乎所有的RDBMS,都支援了MVCC。

在MVCC併發控制中,讀操作可以分成兩類:快照讀 (snapshot read)與當前讀 (current read)。快照讀,讀取的是記錄的可見版本 (有可能是歷史版本),不用加鎖。當前讀,讀取的是記錄的最新版本,並且,當前讀返回的記錄,都會加上鎖,保證其他事務不會再併發修改這條記錄。

在一個支援MVCC併發控制的系統中,哪些讀操作是快照讀?哪些操作又是當前讀呢?以MySQL InnoDB為例:

  • 快照讀:簡單的select操作,屬於快照讀,不加鎖。(當然,也有例外,下面會分析)
select * from table where ?;
  • 當前讀:特殊的讀操作,插入/更新/刪除操作,屬於當前讀,需要加鎖。
select * from table where ? lock in share mode;
select * from table where ? for update;
insert into table values (…);
update table set ? where ?;
delete from table where ?;

所有以上的語句,都屬於當前讀,讀取記錄的最新版本。並且,讀取之後,還需要保證其他併發事務不能修改當前記錄,對讀取記錄加鎖。其中,除了第一條語句,對讀取記錄加S鎖 (共享鎖)外,其他的操作,都加的是X鎖 (排它鎖)。

為什麼將 插入/更新/刪除 操作,都歸為當前讀?可以看看下面這個 更新 操作,在資料庫中的執行流程:

從圖中,可以看到,一個Update操作的具體流程。當Update SQL被髮給MySQL後,MySQL Server會根據where條件,讀取第一條滿足條件的記錄,然後InnoDB引擎會將第一條記錄返回,並加鎖 (current read)。待MySQL Server收到這條加鎖的記錄之後,會再發起一個Update請求,更新這條記錄。一條記錄操作完成,再讀取下一條記錄,直至沒有滿足條件的記錄為止。因此,Update操作內部,就包含了一個當前讀。同理,Delete操作也一樣。Insert操作會稍微有些不同,簡單來說,就是Insert操作可能會觸發Unique Key的衝突檢查,也會進行一個當前讀。

注:根據上圖的互動,針對一條當前讀的SQL語句,InnoDB與MySQL Server的互動,是一條一條進行的,因此,加鎖也是一條一條進行的。先對一條滿足條件的記錄加鎖,返回給MySQL Server,做一些DML操作;然後在讀取下一條加鎖,直至讀取完畢