資深工程師必備技能 資料庫篇 上篇

2021-10-05 10:41:25 字數 2754 閱讀 7002

概念事務指的是滿足 acid 特性的一組操作,可以通過 commit 提交乙個事務,也可以使用 rollback 進行回滾。

acid

原子性(atomicity)

事務被視為不可分割的最小單元,事務的所有操作要麼全部提交成功,要麼全部失敗回滾。

回滾可以用回滾日誌來實現,回滾日誌記錄著事務所執行的修改操作,在回滾時反向執行這些修改操作即可。

一致性(consistency)

資料庫在事務執行前後都保持一致性狀態。在一致性狀態下,所有事務對乙個資料的讀取結果都是相同的。

隔離性(isolation)

乙個事務所做的修改在最終提交以前,對其它事務是不可見的。

永續性(durability)

一旦事務提交,則其所做的修改將會永遠儲存到資料庫中。即使系統發生崩潰,事務執行的結果也不能丟失。

使用重做日誌來保證永續性。

事務的 acid 特性概念簡單,但不是很好理解,主要是因為這幾個特性不是一種平級關係:

只有滿足一致性,事務的執行結果才是正確的。

在無併發的情況下,事務序列執行,隔離性一定能夠滿足。此時只要能滿足原子性,就一定能滿足一致性。

在併發的情況下,多個事務並行執行,事務不僅要滿足原子性,還需要滿足隔離性,才能滿足一致性。

事務滿足持久化是為了能應對資料庫崩潰的情況。

autocommit

mysql 預設採用自動提交模式。也就是說,如果不顯式使用 start transaction 語句來開始乙個事務,那麼每個

查詢都會被當做乙個事務自動提交。

在併發環境下,事務的隔離性很難保證,因此會出現很多併發一致性問題。

丟失修改

t1 和 t2 兩個事務都對乙個資料進行修改,t1 先修改,t2 隨後修改,t2 的修改覆蓋了 t1 的修改。

讀髒資料

t1 修改乙個資料,t2 隨後讀取這個資料。如果 t1 撤銷了這次修改,那麼 t2 讀取的資料是髒資料。

不可重複讀

t2 讀取乙個資料,t1 對該資料做了修改。如果 t2 再次讀取這個資料,此時讀取的結果和第一次讀取的結果不同。

幻影讀t1 讀取某個範圍的資料,t2 在這個範圍內插入新的資料,t1 再次讀取這個範圍的資料,此時讀取的結果和和第一次

讀取的結果不同。

產生併發不一致性問題主要原因是破壞了事務的隔離性,解決方法是通過併發控制來保證隔離性。併發控制可以通過

封鎖來實現,但是封鎖操作需要使用者自己控制,相當複雜。資料庫管理系統提供了事務的隔離級別,讓使用者以一種更

輕鬆的方式處理併發一致性問題

封鎖粒度

mysql 中提供了兩種封鎖粒度:行級鎖以及表級鎖。

應該盡量只鎖定需要修改的那部分資料,而不是所有的資源。鎖定的資料量越少,發生鎖爭用的可能就越小,系統的

併發程度就越高。

但是加鎖需要消耗資源,鎖的各種操作(包括獲取鎖、釋放鎖、以及檢查鎖狀態)都會增加系統開銷。因此封鎖粒度

越小,系統開銷就越大。

在選擇封鎖粒度時,需要在鎖開銷和併發程度之間做乙個權衡。

封鎖型別

讀寫鎖排它鎖(exclusive),簡寫為 x 鎖,又稱寫鎖。

共享鎖(shared),簡寫為 s 鎖,又稱讀鎖。

有以下兩個規定:

乙個事務對資料物件 a 加了 x 鎖,就可以對 a 進行讀取和更新。加鎖期間其它事務不能對 a 加任何鎖。

乙個事務對資料物件 a 加了 s 鎖,可以對 a 進行讀取操作,但是不能進行更新操作。加鎖期間其它事務能對 a

加 s 鎖,但是不能加 x 鎖。

意向鎖使用意向鎖(intention locks)可以更容易地支援多粒度封鎖。

在存在行級鎖和表級鎖的情況下,事務 t 想要對錶 a 加 x 鎖,就需要先檢測是否有其它事務對錶 a 或者表 a 中的任

意一行加了鎖,那麼就需要對錶 a 的每一行都檢測一次,這是非常耗時的。

意向鎖在原來的 x/s 鎖之上引入了 ix/is,ix/is 都是表鎖,用來表示乙個事務想要在表中的某個資料行上加 x 鎖或 s

鎖。有以下兩個規定:

乙個事務在獲得某個資料行物件的 s 鎖之前,必須先獲得表的 is 鎖或者更強的鎖;

乙個事務在獲得某個資料行物件的 x 鎖之前,必須先獲得表的 ix 鎖。

通過引入意向鎖,事務 t 想要對錶 a 加 x 鎖,只需要先檢測是否有其它事務對錶 a 加了 x/ix/s/is 鎖,如果加了就表

示有其它事務正在使用這個表或者表中某一行的鎖,因此事務 t 加 x 鎖失敗。

解釋如下:

任意 is/ix 鎖之間都是相容的,因為它們只是表示想要對錶加鎖,而不是真正加鎖;

s 鎖只與 s 鎖和 is 鎖相容,也就是說事務 t 想要對資料行加 s 鎖,其它事務可以已經獲得對錶或者表中的行的

s 鎖。

封鎖協議

**封鎖協議

一級封鎖協議

事務 t 要修改資料 a 時必須加 x 鎖,直到 t 結束才釋放鎖。

可以解決丟失修改問題,因為不能同時有兩個事務對同乙個資料進行修改,那麼事務的修改就不會被覆蓋。

二級封鎖協議

在一級的基礎上,要求讀取資料 a 時必須加 s 鎖,讀取完馬上釋放 s 鎖。

可以解決讀髒資料問題,因為如果乙個事務在對資料 a 進行修改,根據 1 級封鎖協議,會加 x 鎖,那麼就不能再加 s

鎖了,也就是不會讀入資料。

**封鎖協議

在二級的基礎上,要求讀取資料 a 時必須加 s 鎖,直到事務結束了才能釋放 s 鎖。

可以解決不可重複讀的問題,因為讀 a 時,其它事務不能對 a 加 x 鎖,從而避免了在讀的期間資料發生改變。

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