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一文看懂 Mysql 核心存储 & 隔离级别 & 锁 & MVCC 机制
Mysql InnoDB 引擎下核心存储
数据&索引存储 IBD 文件
mysql 实际存储采用 B+ 树结构。
B+ 树是一种多路搜索树，其搜索性能高于 B 树
- 所有叶节点在同一深度，保证搜索效率
- 仅叶节点存储实际数据，其他节点仅存储索引不存储数据，节省空间可存储更多索引
- 每个节点存储一组数据，这组数据由小到大排列
- 叶子节点用双向指针链接，提高区间访问效率
- 在 B+ 树中，索引数据可能会被冗余存储
推荐一个在线构建 B+ 树的网址 https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BPlusTree.html
在 mysql 中，一个节点也可以成为一页 ，这个节点数据默认最大 16kb = 16384 byte
SELECT @@innodb_page_size;
可以用这个语句查询。
所以在 mysql 中实际的数据存储就是以 B+ 树索引的形式存储的，叶子节点带有所有数据，索引字段是主键 id。
其他非主键索引，叶子节点带有的是主键数据和索引数据，如果要查询列表不包含在索引字段内，会进行”回表“去查询遍主键索引获取所需要的数据，所以有时候优化查询速度时会考虑简历覆盖索引避免回表。
缓存&日志
mysql 在实际存储和操作时并非直接操作磁盘，这样效率太慢了。
所以基本上优化磁盘速度 --> 使用内存缓存
内存不可靠问题 --> 顺序写日志
在内存缓存上：
- BufferPool：数据的增删改查都是直接操作 BufferPool ，比如查询时会直接 load 相关的一页数据到 BufferPool 中
- RedoLogBuffer：写 redolog 的缓冲区，在合适的时机高效批量写入 如 COMMIT 操作时、执行 CHECKPOINT 操作时（MySQL 内部定期执行的一种操作）
在日志上：
- undolog（InnoDB）：用于一个事务中执行失败时的回滚操作以及在可见级别为 可重复读和读已提交 下 MVCC 机制的实现
- redolog（InnoDB）：用于在故障时重放没有同步到磁盘的操作数据，同步数据到 binlog 后会将数据清除
- binlog：记录全量数据日志，用于恢复磁盘数据
MySQL 会在以下情况下将 redolog 中的数据同步到 binlog 中：
- 执行 COMMIT 操作时。
- 执行 FLUSH LOGS 操作时。
- 执行 FLUSH BINARY LOGS 操作时。
- 执行 FLUSH TABLES 操作时。
- 执行 FLUSH TABLES WITH READ LOCK 操作时。
- 执行 FLUSH RELAY LOGS 操作时。
- 执行 FLUSH RELAY LOGS WITH READ LOCK 操作时。
- 执行 FLUSH MASTER 操作时。
最终存储 IBD
IBD 文件是 MySQL 中用于存储表数据的文件，它以索引形式存储数据
事务隔离级别
在并发多事务的情况下数据的读写更新会存在一些问题，这与我们设置的隔离级别息息相关。
- 脏写：指在一个事务中，更新了一行数据，但是这一行数据还没有提交，另一个事务也更新了这一行数据， 新的事物覆盖了旧事物写的值，导致旧事物的更新失效
- 脏读：事务 A 读到了 事务 B 修改但未提交的数据
- 不可重复读： 事务 A 内部相同查询语句查询结果不同，读到了其他事务已提交的数据
- 幻读：事务 A 读取到了事务 B 新增的数据
mysql 支持的事务隔离级别
默认的隔离级别是 可重复读 也是我们最常用的隔离级别。
表锁&行锁&间隙锁
在不同的纬度上 mysql 的锁分很多种：
性能上：
- 悲观锁
- 乐观锁（版本比较）
操作分类上
- 读锁 共享做 S 锁
- 写锁 排他锁 X 锁
锁粒度上
- 表级锁
- 行锁
- 间隙锁
在 innodb 引擎下聊聊锁
表锁
锁全表的情况一般出现在表结构变更时，或者手动 lock table 时
如果一个事务需要更新多行，MySQL 会尝试加上一个表锁
行锁
在写数据是会对该行数据加行锁即 在执行INSERT/UPDATE/DELETE语句时
无索引行进行 update 行锁可能会升级为表锁
间隙锁
在更新数据时，在此数据与其他数据存在的空隙加锁，如 存在 id = 1 ，3， 5 的数据
此时更新 3 号数据，会锁 （1,3）（3,5） 这两个区间，无法插入数据，这就是间隙锁，可以解决一部分幻读问题
而 3 号数据在更新所以这个行会加行锁
行锁 + 对应的间隙锁 也称之为 临键锁。
MVCC 机制
这个机制是保证可重复读和读已提交的核心机制。是基于 undolog 版本链 以及 一致性视图 read-view
undo日志版本链是指一行数据被多个事务依次修改过后，在每个事务修改完后，Mysql会保留修改前的数据 undo 回滚
日志，并且用两个隐藏字段 trx_id 和 roll_pointer 把这些 undo日志串联起来形成一个历史记录版本链。
而一致性视图是在一个事务开启后，执行任何查询 sql 时进行生成，read-view 会生成当前所有未提交事务的 id
而在 undolog 中 trx_id 小于未提交事务 id 的记录都是已提交记录是可读的，而大于最大 id 的是视图生成时未开始的事务 不可读
如果 min_id < trx_id < max_id 且不在未提交数组中，则也是可读的