MySQL InnoDB 的并发控制

并发的任务对同一个临界资源进行操作，如果不采取措施，可能导致不一致，故必须进行并发控制（Concurrency Control）。

通过并发控制保证数据一致性的常见手段有：

• 锁（Locking）
• 数据多版本（Multi Versioning）

普通锁，被使用最多：

(1)操作数据前，锁住，实施互斥，不允许其他的并发任务操作；

(2)操作完成后，释放锁，让其他任务执行；

简单的锁住太过粗暴，连“读任务”也无法并行，任务执行过程本质上是串行的。

于是出现了共享锁与排他锁：

• 共享锁（Share Locks，记为S锁），读取数据时加S锁
• 排他锁（eXclusive Locks，记为X锁），修改数据时加X锁

共享锁与排他锁的玩法是：

• 共享锁之间不互斥，简记为：读读可以并行
• 排他锁与任何锁互斥，简记为：写读，写写不可以并行

一旦写数据的任务没有完成，数据是不能被其他任务读取的，这对并发度有较大的影响。对应到数据库，可以理解为，写事务没有提交，读相关数据的select也会被阻塞。

数据多版本

数据多版本是一种能够进一步提高并发的方法，它的核心原理是：

（1）写任务发生时，将数据克隆一份，以版本号区分；

（2）写任务操作新克隆的数据，直至提交；

（3）并发读任务可以继续读取旧版本的数据，不至于阻塞；

数据多版本，通过“读取旧版本数据”能够极大提高任务的并发度。

• 普通锁，本质是串行执行
• 读写锁，可以实现读读并发
• 数据多版本，可以实现读写并发

redo, undo, 回滚段

redo日志，undo日志，回滚段（rollback segment）。

为什么要有redo 日志？

数据库事务提交后，必须将更新后的数据刷到磁盘上，以保证ACID特性。磁盘随机写性能较低，如果每次都刷盘，会极大影响数据库的吞吐量。

优化方式是，将修改行为先写到redo日志里（此时变成了顺序写），再定期将数据刷到磁盘上，这样能极大提高性能。

画外音：这里的架构设计方法是，*随机写优化为顺序写，思路更重要。*

假如某一时刻，数据库崩溃，还没来得及刷盘的数据，在数据库重启后，会重做redo日志里的内容，以保证已提交事务对数据产生的影响都刷到磁盘上。

一句话，redo日志用于保障，已提交事务的ACID特性。

为什么要有undo 日志？

数据库事务未提交时，会将事务修改数据的镜像（即修改前的旧版本）存放到undo日志里，当事务回滚时，或者数据库奔溃时，可以利用undo日志，即旧版本数据，撤销未提交事务对数据库产生的影响。

画外音：更细节的，

对于*insert操作，undo日志记录新数据的PK(ROW_ID)，回滚时直接删除；*

对于*delete/update操作，undo日志记录旧数据row，回滚时直接恢复；*

他们分别存放在不同的buffer里。

一句话，undo日志用于保障，未提交事务不会对数据库的ACID特性产生影响。

什么是回滚段？

存储undo日志的地方，是回滚段。

InnoDB****是基于多版本并发控制的存储引擎

多版本并发控制（Multi Version Concurrency Control, MVCC）。

行锁，并发，事务回滚等多种特性都和MVCC相关。

MVCC就是通过“读取旧版本数据”来降低并发事务的锁冲突，提高任务的并发度。

**旧版本数据存储在哪里？**旧版本数据存储在回滚段里；

InnoDB的内核，会对所有row数据增加三个内部属性：

(1)DB_TRX_ID，6字节，记录每一行最近一次修改它的事务ID；

(2)DB_ROLL_PTR，7字节，记录指向回滚段undo日志的指针；

(3)DB_ROW_ID，6字节，单调递增的行ID；

InnoDB****为何能够做到这么高的并发？

回滚段里的数据，其实是历史数据的快照（snapshot），这些数据是不会被修改，select可以肆无忌惮的并发读取他们。

快照读（Snapshot Read），这种一致性不加锁的读（Consistent Nonlocking Read），就是InnoDB并发如此之高的核心原因之一。

这里的一致性是指，事务读取到的数据，要么是事务开始前就已经存在的数据（当然，是其他已提交事务产生的），要么是事务自身插入或者修改的数据。

除非显示加锁，普通的select语句都是快照读

总结

• 常见并发控制保证数据一致性的方法有锁，数据多版本；
• 普通锁串行，读写锁读读并行，数据多版本读写并行；
• redo日志保证已提交事务的ACID特性，设计思路是，通过顺序写替代随机写，提高并发；
• undo日志用来回滚未提交的事务，它存储在回滚段里；
• InnoDB是基于MVCC的存储引擎，它利用了存储在回滚段里的undo日志，即数据的旧版本，提高并发；
• InnoDB之所以并发高，快照读不加锁；
• InnoDB所有普通select都是快照读；