面試突擊:MVCC 和間隙鎖有什么區別?
MVCC 和間隙鎖是兩種完全不同的機制,但它們的目的都是相同的,都是用來保證數據庫并發訪問的,我們先來看二者的定義。
MVCC 定義
MVCC 是多版本并發控制(Multi-Version Concurrency Control)的縮寫,是一種并發控制的方法。
在 MVCC 中,每個讀操作會看到一個固定版本的數據庫記錄,即使在并發環境中,也不會出現讀取到了其他事務還未提交的數據的情況。
MVCC 通過保存數據在某個時間點的快照來實現這一點。在讀取數據時,只會讀取在該時間點之前提交的數據。在寫入數據時,會為每個寫入操作創建一個新版本的數據,而不是直接覆蓋原有的數據。這樣,讀操作就可以讀取舊版本的數據,而寫操作則可以寫入新版本的數據,從而實現了并發控制。
在 MySQL 中,InnoDB 存儲引擎就是使用 MVCC 來實現并發控制的。
間隙鎖定義
間隙鎖是一種鎖定索引范圍而非實際數據的鎖,它可以鎖定一個范圍,防止其他事務在這個范圍內插入數據,從而保證了范圍內的數據的唯一性。在 MySQL 中,InnoDB 存儲引擎支持間隙鎖。當使用 SELECT ... FOR UPDATE 或 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 語句時,InnoDB 存儲引擎會自動使用間隙鎖來鎖定索引范圍。
如果一個事務在一個間隙上持有了鎖,那么其他事務就不能在這個間隙上插入數據,但是可以在這個間隙之前或之后的位置插入數據。
為什么要有 MVCC?
既然已經有鎖可以防止并發訪問了,那為什么還需要 MVCC 呢?MVCC 的誕生主要是出于性能的考慮,因為 MVCC 中沒有用到鎖,它是通過多版本并發控制的手段來實現數據庫并發訪問的,這樣相比于加鎖性能就會好很多。
MVCC 實現原理
MVCC 竟然這么強,那它是怎么實現的呢?簡單來說 MVCC 是通過以下 3 大組件實現的:
- 隱藏字段:每個執行的 SQL 命令都有幾個隱藏的字段,其中有一個事務 ID 字段,很重要。
- undo log(回滾日志):里面記錄了 SQL 命令執行的歷史數據。
- Read View(讀視圖):包含快照讀(一個快照,保存了數據庫某個時刻的數據)和一些重要的屬性。
它的實現原理簡單來說,是通過 SQL 中隱藏的字段事務 ID(自己的版本號)和 Read View 中的屬性版本號進行對比,對比之后決定使用 Read View 中的快照或 undo log 中的歷史數據(對比的規則是 MVCC 機制的規定,本文不展開討論),最后再將符合的數據返回。
MVCC 可以解決幻讀嗎?
幻讀是指在一個事務中,第一次查詢某個范圍的數據時,發現有一些數據符合條件,但是當再次查詢同樣的范圍時,卻發現多了一些或者少了一些數據。這種情況就被稱為幻讀。幻讀是由于并發事務中的數據修改操作導致的,比如在一個事務中,另一個事務插入了一條符合條件的數據,導致第二次查詢時多了一條數據。
MVCC 機制可以解決部分幻讀問題,MVCC 是通過保存數據在某個時間點的快照來實現來解決(部分)幻讀問題的,在讀取數據時,MVCC 會根據快照來確定可見的數據版本。這樣,即使其他事務在讀取數據時進行了修改,也不會影響當前事務的讀取結果。
因此,MVCC 可以有效地解決這部分幻讀問題。但需要注意的是,MVCC 只能解決讀取數據時的幻讀問題,對于寫入數據時的幻讀問題,還需要配合鎖機制或使用更高的事務隔離級別(串行化)來解決。
也就是說,想要徹底解決 MySQL InnoDB 中 RR(REPEATABLE READ,可重復讀)事務隔離級別的幻讀問題,需要使用 MVCC + 鎖機制共同來實現。
鎖分類
在 MySQL InnoDB 中的鎖機制不止有間隙鎖,還有行鎖和臨建鎖等。
行鎖、間隙鎖和臨建鎖有什么區別?
行鎖、間隙鎖和臨建鎖都是 MySQL 中的鎖機制,它們的區別如下:
- 行鎖是針對某一行數據進行的鎖定,可以防止其他事務修改該行數據。
- 間隙鎖是針對某一范圍的數據進行的鎖定,可以防止其他事務在該范圍內插入數據。
- 臨建鎖是行鎖和間隙鎖的組合,可以理解為一種特殊的間隙鎖,它等于行鎖+間隙鎖,除了鎖住記錄本身,還會鎖住索引之間的間隙,即鎖定一段左開右閉的索引區間。
小結
MVCC 和鎖機制解決了 MySQL InnoDB 中 RR 事務隔離級別的幻讀問題,而 MySQL 中的鎖類型又有很多種,如行鎖、間隙鎖、臨建鎖等。