MySQL事務與存儲引擎

3.1-數據庫事務

事務的定義

一系列有序的數據庫操作。

• 要么全部成功
• 要么全部回退到操作前的狀態
• 中間狀態對其他連接不可見

事務的基本操作

-- 開啟一個事務
start transaction;
-- 或者使用(非標準sql)
begin;
insert into t values (1, 1, 1);
-- 事務結束，插入成功
commit;

begin;
insert into t values (2, 1, 1);
insert into t values (3, 1, 1);
insert into t values (4, 1, 1);
-- 事務結束，沒有插入數據
rollback;

begin;

insert into t values (1, 1, 1);
savepoint a1;
insert into t values (2, 1, 1);
-- 回滾到指定的保存點
rollback to a1;
commit;

自動提交

• autocommit可以在session級別設置
• 每個DML操作都自動提交
• DDL永遠都是自動提交，無法通過rollback回滾

事務的四個基本屬性(ACID)

• 原子性(Atomicity)
  一個事務包含多個操作，這些操作要么全部執行，要么全都不執行。實現事務的原子性，要支持回滾操作，在某個操作失敗后（數據庫或應用發生異常），回滾到事務執行之前的狀態。未提交的事務都應該被回滾。

• 一致性(Consistency)

• 數據的正確性，合理性，完整性

• 數據一致性要符合應用應該符合的規則：余額不為負／交易對象必須先有賬號
  ／用戶賬號不重復

• 事務的結果需要滿足數據的一致性約束

• 隔離性(Isolation)
  并發的事務是相互隔離的。數據庫的某一事務在提交完成前，中間的任何數據變化對其他的事務都是不可見的。
  即一個事務內部的操作及正在操作的數據必須封鎖起來，不被其它企圖進行修改的事務看到（假如并發交叉執行的多個事務任意操縱相同的共享對象，可能引起異常）

• 持久性(Durability)
  發生故障時，確保已提交事務的更新不能丟失。
  一旦事務提交完成，對數據庫中數據的影響必須是永久性的（數據成功寫入磁盤 即 持久化成功）。

實現 事務的持久化

• 數據文件持久化
  • 隨機同步刷新(慢)
• 事務日志持久化與實例恢復
  • 順序同步刷新(快) -> 事務日志
  • 隨機異步刷新 -> 磁盤
  • 事務日志 -> 磁盤(實例恢復)

數據庫隔離現象

數據庫隔離等級

只有在事務提交后，其更新結果才會被其他事務看見。

 ：在一個事務中，對于同一份數據的讀取結果總是相同的，無論是否有其他事務對這份數據進行操作

MySQL的事務隔離級別

• InnoDB默認標記為可重復讀
• InnoDB并不是標準定義上的課重復讀
• InnoDB默認在可重復讀的基礎上避免幻讀

MySQL事務隔離級別設置

• 可在global/session/下個事務，級別分別進行設置
• 建議使用Read committed(同Oracle)
• 或者建議使用默認的Repeatable read

set tx_isolation = ''
-- 設置隔離級別

事務與并發寫

• 某個正在更新的記錄再提交或回滾前不能被其他事務同時更新

事務回滾的實現

• 回滾段(rollback segment)與數據前像

3.2-存儲引擎概述

MySQL程序層次架構

./sorence/images/01.jpg

MySQL存儲引擎

• 有多種可選方案，可插拔，可修改存儲引擎
• 基于表選擇使用何種存儲引擎

主要存儲引擎

InnoDB存儲引擎

• 索引組織表
• 支持事務
• 支持行級鎖
• 數據塊緩存
• 日志持久化
• 穩定可靠，性能好，線上盡量使用InnoDB

MyISAM存儲引擎

• 堆表
• 不支持事務
• 只維護索引緩存池，表數據緩存交給操作系統
• 鎖粒度較大
• 數據文件可以直接拷貝，偶爾可能會用上
• 不建議線上業務數據使用

MWMORY存儲引擎

• 數據全內存存放，無法持久化
• 性能較高
• 不支持事務
• 適合偶爾作為臨時表使用
• create temporary table tmp (id int) engine = memory ;

BLACKHOLE存儲引擎

• 數據不作任何存儲
• 利用MySQL Replicate，充當日志服務器
• 在MySQL Replicate環境中充當代理主

TokuDB

• 分形樹存儲結構
• 支持事務
• 行鎖
• 壓縮效率較高
• 適合大批量insert的場景

MySQL Cluster

• 多主分布式集群
• 數據節點間冗余，高可用
• 支持事務
• 設計上易于擴展
• 面向未來，線上慎用

改變表的存儲引擎

alter table m ENGINE=innodb;

3.3-InnoDB存儲引擎

InnoDB存儲引擎體系架構

/sorence/images/02.png

InnoDB相關的磁盤文件

InnoDB系統表空間文件

• ibdata1里存放了什么:
  • 回滾段
  • 所有InnoDB表元數據信息
  • Double Write, Insert buffer dump等等....
• 自動擴展機制

InnoDB與磁盤文件有關的參數

InnoDB數據文件存儲結構

• 索引組織表(聚簇表)
• 根據表邏輯主鍵排序
• 數據節點每頁16K
• 根據主鍵尋址速度很快
• 主鍵值遞增的insert插入效率較好
• 主鍵值隨機insert插入效率差
• 因此，InnoDB表必須指定主鍵，建議使用自增數字

InnoDB數據塊緩存池

• 數據的讀寫需要經過緩存
• 數據以整頁(16K)為單位讀取到緩存中
• 緩存中的數據以LRU策略換出
• IO效率高，性能好

InnoDB Buffer Pool相關參數

InnoDB數據持久化與事務日志

• 事務日志實時持久化
• 內存變化數據(臟數據)增量異步刷出到磁盤
• 實例故障靠重放日志恢復
• 性能好，可靠，恢復快

InnoDB日志持久化相關參數

InnoDB行級鎖

• 寫不阻塞讀
• 不同行間的寫互相不阻塞
• 并發性能好

InnoDB與事務ACID

• 事務ACID特性完整支持
  • 回滾段失敗回滾
  • 支持主外鍵約束
  • 事務版本+回滾段=MVCC
  • 事務日志持久化
• 默認可重復讀隔離級別，可以調整

3.4-InnoDB事務鎖

什么是計算機程序鎖

• 計算機程序鎖
  • 控制對共享資源進行并發訪問
  • 保護數據的完整性和一致性

數據庫中的鎖

• 分為兩個大類

• 我們主要關心的是事務鎖

數據庫事務并發

• 對同一行記錄的修改必須串行化

事務鎖粒度

• 行鎖
  • InnoDB, Oracle
• 頁鎖
  • SQL Server
• 表鎖
  • MyISAM, Memory
• 鎖升級

InnoDB存儲引擎中的鎖模式與粒度

• 四種基本鎖模式
  • 共享鎖(S) - 讀鎖 - 行鎖
  • 排他鎖(X) - 寫鎖 - 行鎖
  • 意向共享鎖(IS) - 表級
  • 意向排他鎖(IX) - 表級
• 意向鎖
  • 意向鎖總是自動先加，并且意向鎖自動加自動釋放
  • 意向鎖提示數據庫這個session將要在接下來施加何種鎖
  • 意向鎖和X/S鎖級別不同，除了阻塞全表級別的X/S鎖外其他任何鎖

InnoDB鎖模式互斥

/sorence/images/03.png

數據庫加鎖操作

• 一般的select語句不加任何鎖，也不會被任何事物鎖阻塞
  • 讀的隔離性由MVCC確保
• S鎖
  • 手動：select * from tb_test lock in share mode;
  • 自動：insert前
• X鎖
  • 手動：select * from tb_test lock for update;
  • 自動：update，delete前

InnoDB行鎖的實現

• 通過索引項加鎖實現
  • 只有條件走索引才能實現行級鎖
  • 索引上有重復值，可能鎖住多個記錄
  • 查詢有多個索引可以走，可以對不同索引加鎖
  • 是否對索引加鎖實際上取決于MySQL執行計劃
• 自增主鍵做條件更新，性能最好

沒有索引的話會對整張表加鎖。

InnoDB的gap lock

• 什么是幻讀
• gap lock消滅幻讀
  • InnoDB消滅幻讀僅僅為了確保statement模式replicate的主從一致性
• 小心gap lock
• 自增主鍵做條件更新，性能最好

死鎖

• 什么是死鎖

  • A、B兩個事務，A先更新t1，同時B更新t2，A再更新t2，B再更新t1就發生了死鎖。

• 死鎖數據庫自動解決

  • 數據庫挑選沖突事務中回滾代價較小的事務回滾

• 死鎖預防

  • 單表死鎖可以根據批量更新里的更新條件排序
  • 可能沖突的跨表事務盡量避免并發
  • 盡量縮短事務長度

業務邏輯加鎖

• 業務流程中的悲觀鎖

  • 任何的并發修改都有可能造成我們的業務邏輯最終的錯誤，在事務流程中一開始就加鎖，最后釋放

• 如何縮短鎖的時間