MYSQL RR隔离级别下MVCC及锁解读

MVCC(Multi-Version Concurrent Control)：多版本并发控制，只作用于RC和RR隔离级别，主要是为了避免脏读、非重复读，而非幻读，很多文章说通过MVCC避免幻读，其实这种说法是不完善的，RR隔离级别是通过next-key lock 来避免幻读。

优点：避免了许多需要加锁的情形

缺点：需要维护每行记录版本号，造成额外资源消耗

事物四种隔离级别：

我们采用什么隔离级别？

四种隔离级别的锁粒度由小到大，并发性能由优到差，所以采用哪种隔离级别需要根据业务情况来定。目前采用较多的就是RC和RR两种，RR为默认隔离级别。

怎么避免脏读、不可重复读、幻读？

采用RR隔离级别，结合MVCC特性，可以避免脏读、非重复读，有些文章说MVCC用来避免幻读，其实这是不准确的，MVCC通过多版本并发控制来避免非重复读，像幻读定义所说的情况即使有MVCC还是会存在。RR隔离级别是通过禁用innodb_locks_unsafe_for_binlog，在搜索和扫描索引的时候使用next-key locks来避免幻读（下面有对锁说明）。也就是为什么RR隔离级别下，非主键索引DML的操作并发性能会下降的原因了。

为了减少Next-key lock影响，可以设置innodb_locks_unsafe_for_binlog=1，就是disable Next-Key lock，但是并不建议。

想要真正避免幻读只能采取serializable串行化隔离级别，因为都要加表级共享锁或排他锁，所以性能会很差，一般不会采用。

MVCC如何避免非重复读：

MVCC为查询提供了一个基于时间的点的快照。这个查询只能看到在自己之前提交的数据，而在查询开始之后提交的数据是不可以看到的。

在每行记录后面记录两个隐藏的列，一个记录创建时间，一个记录删除时间，记录的是版本号，这里可以理解为事物号。

INSERT：Innodb 为新插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号；

DELETE：Innodb 为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识；

UPDATE：Innodb 为插入一行新记录，保存当前系统版本号作为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。

示例：特殊幻读

Session A的第二次查询中出现了一个不存在的值，这里Session A的第一次、第二次读，均为快照读，而且是在同一个事务中。但是Session B先插入直接提交，此时A再update，update属于当前读，所以可以作用于新插入的行，并且将修改行的当前版本号设为Session A的事务号，所以第二次的快照读，是可以读取到的，因为同事务号。这种情况符合MVCC的规则，如果要称为一种幻读也非不可，算为一个特殊情况来看待。

RR隔离级别下锁介绍

Record Lock：

在主键或唯一索引上对单行记录加锁

Gap Lock：

针对非唯一索引而言，锁定一个范围的记录，但不包括记录本身。锁加在未使用的空闲空间上，可能是两个索引记录之间，也可能是第一个索引记录之前或最后一个索引之后的空间。

如果更新两端的记录会影响到间隙锁，那么操作会被挂起，等待间隙锁释放。

比如锁定范围（4，7），update table set v1=6 where v1=1; 虽然1不在此范围，但是6在（4，7）范围还是会锁定。

Next-Key Lock：

针对非唯一索引而言，行记录锁与间隙锁组合起来用就叫做Next-Key Lock。锁定一个范围，并且锁定记录本身。对于行的查询，都是采用该方法，主要目的是解决幻读的问题。

通过一个例子介绍间隙锁

表test5中存在如下数据：

select * from test5 where v1=45 for update; 对v1=45的行加X锁，此时会对(40,45][45,50)加间隙锁，其他事物不能操作在此范围内的数据。

但是为什么在左侧值为40，右侧值为50的时候，有时候操作会被挂起，有时候操作不会挂起呢？

update table set v1=41 where v1=40;41在(40，50)范围会被锁定。

update table set v1=39 where v1=40; 39不在(40，50)范围不会被锁定。

update table set v1=42 where v1=1; 42在(40，50)范围会被锁定。

update table set v1=30 where v1=45; 30不在(40，50)范围，但是45行上面存在的行级record lock，45行记录也被加了锁。

insert into table(id,name) values(14,40);可以插入

insert into table(id,name) values(20,40);不可以插入

insert into table(id,name) values(13,50);不可以插入

insert into table(id,name) values(21,40);可以插入

当插入左侧值的时候，即插入v1=40的时候，要求插入的id值小于id=16的范围。当v1=40的记录有多条的时候，插入的id值要小于其中的最大id值。则可以成功插入；

当插入右侧值的时候，即插入v1=50的时候，要求插入的id值要大于id=18的范围。当v1=50的记录有多条的时候，插入的id值要大于其中的最小id值。则可以成功插入。

所以为什么RR隔离级别下并发性能会有所下降，就是因为存在间隙锁。我们应该尽量使用主键或唯一索引，因为唯一索引会把Next-Key Lock降级为Record Lock。

AUTO-INC Lock：

只针对存在主键的insert操作，由innodb_autoinc_lock_mode参数决定锁粒度。

在了解自增锁前需要知道mysql都有哪些insert操作：

innodb_autoinc_lock_mode= 0 传统锁定模式（所有insert采用传统AUTO-INC机制），所有“INSERT-like”语句获得一个特殊的表级AUTO-INC锁，在存在自增列的表获得一个特殊的表级AUTO-INC锁，(statement-based replication)操作是安全。

innodb_autoinc_lock_mode= 1 默认锁定模式（bulk-insert采用表级锁）

“bulk inserts”仍然使用AUTO-INC表级锁,并保持到语句结束；“Simple inserts”（要插入的行数事先已知）通过在mutex（轻量锁）的控制下获得所需数量的自动递增值来避免表级AUTO-INC锁，只在分配的时间内持有，不是整个语句，(statement-based replication)操作是安全。

innodb_autoinc_lock_mode= 2 轻量锁定模式(所有insert采用轻量级）

所有类INSERT(“INSERT-like” )语句都不会使用表级AUTO-INC lock，"批量插入"时，在由任何给定语句分配的自动递增值中可能存在间隙，(statement-based replication)操作是不安全。

可以汇总为如下表格：

示例：innodb_autoinc_lock_mode= 1时不连续

先插入一条记录，然后再多次自插入数据，发现id没有5、10~12，如下：

这种情况就是上面锁说的，insert...select...属于Bulk insert，不能预判要插入多少条数据，所以在自增值分配上每次都会按照2^n-1分配：

第一次，先分配一个自增值，因为只有一条数据，正好

第二次，先分配一个自增值3，发现还有数据，继续按2^n-1分配，分配4、5，此时只剩一条数据4，但5已经被分配出去。

第三次，因为5已经被分配出去，此时只能从6开始，以此类推。

Dead lock：

是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。

死锁检测开关innodb_deadlock_detect 5.7.15后引入，关闭会提升性能，一般应用在秒杀等场景。

出现死锁场景很多，绝大多数是高并发下同时操作一行数据，加锁顺序相反引起。

先删再插，两条insert当需要进行唯一性冲突检测时，需要先加一个S锁，也会产生死锁。

那么对应的解决死锁问题的关键就是：让不同的session加锁有次序。

>>关于死锁的案例可以查看：insert事务产生duplicate key error引发的死锁分析

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html#innodb-next-key-locks