第1章 MySQL架构和历史 - 《高性能MySQL学习笔记》

MySQL逻辑架构图
事务
隔离级别
死锁
多版本并发控制
MySQL的存储引擎

MySQL逻辑架构图

最上层的服务并不是MySQL特有的，大多数基于网络的客户端/服务器的工具或者服务器都有类似的架构，比如连接处理、授权认证、安全等。
第二层是MySQL中比较有意思的部分，大多数MySQL的核心功能都在这一层，包括查询解析、分析、优化、缓存以及部分内置函数都在这一层，所有的跨存储引擎的功能都在这一层实现：存储过程、触发器、试图等。
第三层包括了存储引擎。存储引擎负责MySQL中数据的存储和提取。每一个存储引擎各有优劣。服务器通过API与存储引擎进行通信。存储引擎包括了几十个底层函数，用于执行诸如“开始一个事务”等操作。但存储引擎不会去解析SQL，只是简单的相应上层服务器的请求。

事务

原子性（atomicity）
1. 一个事务必须被视为一个不可分割的最小单元，整个事务中的操作要么全部成功提交，要么全部失败回滚。对于一个事务来说，不可能只执行其中的一部分操作，这就是事务的原子性。
一致性（consistency）
1. 数据库总是从一个一致性状态转移到另一个一致性状态。
隔离性（isolation）
1. 通常来说，一个事务所作的修改在最终提交以前，对其他事务是不可见的。
持久性（durability）
1. 一旦事务提交，所作的修改将会永久保存在数据库中。

隔离级别

READ UNCOMMITTED（读未提交）
1. 在读未提交级别，事务的修改，即使没有提交，对其他的事务也都是可见的，事务可以读取为提交的数据，这也可以被称为脏读。
READ COMMITED（读已提交）
1. 在读已提交级别，一个事务开始，只能“看见”已经提交的事务所作的修改。换句话说，一个事务开始从开始到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。这个级别也会导致不可重复读的问题。
REPEATABLE（可重复读）
1. 该级别保证了在同一个事务中多次读取同样的记录的结果是一致的。但是理论上，可重复读隔离级别还是无法解决另一个幻读的问题。幻读是指当某一个事务在读取某个范围内的记录时，另外一个事务又在该范围里插入新的记录，当之前的事务再次读取某个范围内的记录时，会产生“幻行”。InnoDB通过多版本并发控制解决了幻读的问题。
SERIALIZABLE（串行化）
1. 最高隔离级别，它通过强制事务串行执行，避免了前面说的幻读问题，但在并发环境下，性能较差。

死锁

死锁是指两个或多个事务在统一资源上互相占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环的现象。当多个事务试图以不同的顺序锁定资源时，就可能会产生死锁。多个事务同时锁定一个资源时，也有可能产生死锁。
1. 事务1：
  1. START TRANSACTION;
  2. UPDATE user SET name = 'mck' WHERE id = '1';
  3. UPDATE user SET name = 'zzz' WHERE id = '2';
  4. COMMIT;
2. 事务2：
  1. START TRANSACTION;
  2. UPDATE user SET name = 'mck' WHERE id = '2';
  3. UPDATE user SET name = 'zzz' WHERE id = '1';
  4. COMMIT;
3. 如果凑巧，两个事务都执行到了第一条语句，同时也锁定了改行的数据，当执行第二条时，却发现该行已经被对方锁定，同时又需要对方释放锁，就会陷入死循环。除非有外部介入才可能解除死锁。
4. 为了解决这个问题，数据库系统实现了各种死锁检测机制和死锁超时机制。比如InnoDB存储引擎，如果检测到了循环依赖，并立即返回一个错误。并对持有最少行级排他锁的事务进行回滚。

多版本并发控制

MySQL中大多数事务性存储引擎实现的并不是简单的行级锁。基于对多并发性能的考虑，它们一般都实现了多版本并发控制，但各自的实现机制不尽相同，因为MVCC并没有一个统一的标准。
可以认为MVCC是行级锁的一个变种，但是它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。虽然实现机制有所不同，但大都实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定了必要的行。
MCVV的实现是保存了数据在某个时间点的快照来实现的，也就是说，不管需要执行行多少时间，每个事务看到的数据是一致的。
下面通过InnoDB的简化版行为来说明MVCC是如何工作的
1. InnoDB的MVCC是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的，这两个列一个保存了行的创建时间，一个保存的删除时间（过期时间）。当然存储的不是实际的时间，而是系统版本号。每个开始的事务，会使系统版本号递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。下面看下在REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC是如何操作的。
  1. SELECT
    1. InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录：
      1. InnoDB只查找版本早于当前事务版本的数据行（也就是，行的系统版本号小于或等于当前事务的系统版本号），这样可以保证事务读取的行，要么是在事务开始前已经存在的，要么是当前事务自身插入或者修改的。
      2. 行的删除版本要么未定义，要么大于当前事务版本号。这样可以确保事务读取到的行，在事务开始之前未被删除。
  2. INSERT
    1. InnoDB为新插入的每一行保存当前事务的系统版本号为行版本号。
  3. DELETE
    1. InnoDB为删除的每一行保存当前事务的系统版本号作为删除标识。
  4. UPDATE
    1. InnoDB为插入一行新纪录，保存当前事务的系统版本号为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为删除标志。
2. 保存这两个额外的系统版本号，使大多数操作都可以不用加锁。
3. MVCC只在读已提交和可重读两个隔离级别下工作。其他两个不兼容，在读未提交的级别下，数据行总是最新的，在串行化的级别下，所有的读取行都进行了加锁操作。

MySQL的存储引擎

InnoDB存储引擎
MyISAM存储引擎
CSV引擎
1. CVS引擎可以在数据库运行时拷入或拷出文件，可以将Excel等电子表格的数据直接复制到MySQL的数据目录下，可以直接打开使用。因此，CVS引擎通常作为一种数据交换机制，非常有用。
Memory引擎
1. 如果需要快速的访问，且这些数据不会变化，重启后丢失也没有关系。Memory基于内存，减少了磁盘IO，Memory表的结构在重启以后还会保留，但表数据会丢失，常作为映射或查找，如市和邮政编码的映射等。
等等…