科學史話2021-03-03 17:48:49

我們都知道Mysql，Oracle PostgreSQL 可以利用MVCC來處理事務，防止加鎖，來提高訪問效率

MVCC只是工作在兩種事務級別底下：（a） Read Committed （b） Repeatable Read；

因為其他兩種：

（c）READ UNCOMMITTED==》總是讀取最新的資料，不符合當前事務版本的資料行，

（d）Serializable則會對所有的行加鎖。

這兩種都不需要MVCC；

參考：Mysql 的InnoDB事務方面的 多版本併發控制如何實現 MVCC

這樣說來 Mysql 也跟其他的資料庫一樣，當 Repeatable Read的時候會出現幻讀的情況，其實不然，Mysql還有一種機制可以保證即使在Repeatable Read級別下面也不會出現幻讀；

這就是間隙鎖：

間隙鎖跟MVCC一起工作。實現事務處理：

Repeatable Read隔離級別： 採用Next-key Lock（間隙鎖） 來解決幻讀問題。因此 Mysql 在Repeatable下面 幻讀，可重複讀，髒讀 三者都不會發生

read committed隔離級別：採用Record鎖，不會出現髒讀，但是會產生“幻讀”問題。 也會出現可重複讀

（我查了很久，這個read committed模式下也會出現可重複讀的問題參考：MySQL中Innodb的事務隔離級別和鎖的關係的講解教程）

間隙鎖簡介：

MySQL InnoDB支援三種行鎖定方式：InnoDB的預設加鎖方式是next-key 鎖。

l 行鎖（Record Lock）：鎖直接加在索引記錄上面，鎖住的是key。

l 間隙鎖（Gap Lock）：鎖定索引記錄間隙，確保索引記錄的間隙不變。間隙鎖是針對事務隔離級別為可重複讀或以上級別而已的。

l Next-Key Lock ：行鎖和間隙鎖組合起來就叫Next-Key Lock。

預設情況下，InnoDB工作在可重複讀（Repeatable Read）隔離級別下，並且會以Next-Key Lock的方式對資料行進行加鎖，這樣可以有效防止幻讀的發生。Next-Key Lock是行鎖和間隙鎖的組合，當InnoDB掃描索引記錄的時候，會首先對索引記錄加上行鎖（Record Lock），再對索引記錄兩邊的間隙加上間隙鎖（Gap Lock）。加上間隙鎖之後，其他事務就不能在這個間隙修改或者插入記錄。 read committed隔離級別下

Gap Lock在InnoDB的唯一作用就是防止其他事務的插入操作，以此防止幻讀的發生。

Innodb自動使用間隙鎖的條件：

（1）必須在Repeatable Read級別下

（2）檢索條件必須有索引（沒有索引的話，mysql會全表掃描，那樣會鎖定整張表所有的記錄，包括不存在的記錄，此時其他事務不能修改不能刪除不能新增）

行鎖（Record Lock）記錄鎖其實很好理解，對錶中的記錄加鎖，叫做記錄鎖，簡稱行鎖。

生活中的間隙鎖（Gap Lock）程式設計的思想源於生活，生活中的例子能幫助我們更好的理解一些程式設計中的思想。生活中排隊的場景，小明，小紅，小花三個人依次站成一排，此時，如何讓新來的小剛不能站在小紅旁邊，這時候只要將小紅和她前面的小明之間的空隙封鎖，將小紅和她後面的小花之間的空隙封鎖，那麼小剛就不能站到小紅的旁邊。這裡的小紅，小明，小花，小剛就是資料庫的一條條記錄。他們之間的空隙也就是間隙，而封鎖他們之間距離的鎖，叫做間隙鎖。

Mysql中的間隙鎖下表中（見圖一），id為主鍵，number欄位上有非唯一索引的二級索引，有什麼方式可以讓該表不能再插入number=5的記錄？

圖一

根據上面生活中的例子，我們自然而然可以想到，只要控制幾個點，number=5之前不能插入記錄，number=5現有的記錄之間不能再插入新的記錄，number=5之後不能插入新的記錄，那麼新的number=5的記錄將不能被插入進來。

那麼，mysql是如何控制number=5之前，之中，之後不能有新的記錄插入呢（防止幻讀）？答案是用間隙鎖，在RR級別下，mysql透過間隙鎖可以實現鎖定number=5之前的間隙，number=5記錄之間的間隙，number=5之後的間隙，從而使的新的記錄無法被插入進來。

間隙是怎麼劃分的？

注：為了方面理解，我們規定（id=A，number=B）代表一條欄位id=A，欄位number=B的記錄，（C，D）代表一個區間，代表C-D這個區間範圍。

圖一中，根據number列，我們可以分為幾個區間：（無窮小，2），（2，4），（4，5），（5，5），（5，11），（11，無窮大）。只要這些區間對應的兩個臨界記錄中間可以插入記錄，就認為區間對應的記錄之間有間隙。例如：區間（2，4）分別對應的臨界記錄是（id=1，number=2），（id=3，number=4），這兩條記錄中間可以插入（id=2，number=3）等記錄，那麼就認為（id=1，number=2）與（id=3，number=4）之間存在間隙。

很多人會問，那記錄（id=6，number=5）與（id=8，number=5）之間有間隙嗎？答案是有的，（id=6，number=5）與（id=8，number=5）之間可以插入記錄（id=7，number=5），因此（id=6，number=5）與（id=8，number=5）之間有間隙的，

間隙鎖鎖定的區域根據檢索條件向左尋找最靠近檢索條件的記錄值A，作為左區間，向右尋找最靠近檢索條件的記錄值B作為右區間，即鎖定的間隙為（A，B）。圖一中，where number=5的話，那麼間隙鎖的區間範圍為（4，11）；

間隙鎖的目的是為了防止幻讀，其主要透過兩個方面實現這個目的：（1）防止間隙內有新資料被插入（2）防止已存在的資料，更新成間隙內的資料（例如防止numer=3的記錄透過update變成number=5）

間隙鎖在InnoDB的唯一作用就是防止其它事務的插入操作，以此來達到防止幻讀的發生，所以間隙鎖不分什麼共享鎖與排它鎖。 預設情況下，InnoDB工作在Repeatable Read隔離級別下，並且以Next-Key Lock的方式對資料行進行加鎖，這樣可以有效防止幻讀的發生。Next-Key Lock是行鎖與間隙鎖的組合，當對資料進行條件，範圍檢索時，對其範圍內也許並存在的值進行加鎖！當查詢的索引含有唯一屬性（唯一索引，主鍵索引）時，Innodb儲存引擎會對next-key lock進行最佳化，將其降為record lock，即僅鎖住索引本身，而不是範圍！若是普通輔助索引，則會使用傳統的next-key lock進行範圍鎖定！

要禁止間隙鎖的話，可以把隔離級別降為Read Committed，或者開啟引數innodb_locks_unsafe_for_binlog。

對於快照讀來說，幻讀的解決是依賴mvcc解決。而對於當前讀則依賴於gap-lock解決。

深層次的原理分析： 萊垍頭條

在MVCC併發控制中，讀操作可以分成兩類：快照讀 （snapshot read）與當前讀 （current read）。

快照讀，讀取的是記錄的可見版本 （有可能是歷史版本），不用加鎖。

當前讀，讀取的是記錄的最新版本，並且，當前讀返回的記錄，都會加上鎖，保證其他事務不會再併發修改這條記錄。

在一個支援MVCC併發控制的系統中，哪些讀操作是快照讀？哪些操作又是當前讀呢？以MySQL InnoDB為例：

快照讀：簡單的select操作，屬於快照讀，不加鎖。（當然，也有例外，下面會分析）select * from table where ？； 垍頭條萊

當前讀：特殊的讀操作，插入/更新/刪除操作，屬於當前讀，需要加鎖。select * from table where ？ lock in share mode；select * from table where ？ for update；insert into table values （…）；update table set ？ where ？；delete from table where ？；所有以上的語句，都屬於當前讀，讀取記錄的最新版本。並且，讀取之後，還需要保證其他併發事務不能修改當前記錄，對讀取記錄加鎖。其中，除了第一條語句，對讀取記錄加S鎖 （共享鎖）外，其他的操作，都加的是X鎖 （排它鎖）。 萊垍頭條

MySQL/InnoDB定義的4種隔離級別：

Read Uncommited可以讀取未提交記錄。此隔離級別，不會使用，忽略。萊垍頭條

Read Committed （RC）快照讀忽略，本文不考慮。針對當前讀，RC隔離級別保證對讀取到的記錄加鎖 （record lock），存在幻讀現象。萊垍頭條

Repeatable Read （RR）快照讀忽略，本文不考慮。針對當前讀，RR隔離級別保證對讀取到的記錄加鎖 （記錄鎖），同時保證對讀取的範圍加鎖，新的滿足查詢條件的記錄不能夠插入 （間隙鎖），不存在幻讀現象。萊垍頭條

Serializable從MVCC併發控制退化為基於鎖的併發控制。不區別快照讀與當前讀，所有的讀操作均為當前讀，讀加讀鎖 （S鎖），寫加寫鎖 （X鎖）。Serializable隔離級別下，讀寫衝突，因此併發度急劇下降，在MySQL/InnoDB下不建議使用。頭條萊垍