1.什么是MVCC？有什么作用腔剂？
多版本并發(fā)控制媒区，在理解MVCC前，先了解一下鎖的概念掸犬，當(dāng)有兩個或多個用戶讀寫數(shù)據(jù)庫時袜漩，為了保證數(shù)據(jù)的一致性，要給數(shù)據(jù)庫上鎖湾碎，鎖分兩種宙攻，讀鎖和寫鎖。
讀鎖也叫共享鎖介褥，當(dāng)一個用戶在讀數(shù)據(jù)時座掘，給數(shù)據(jù)加上讀鎖，此時其它用戶還可以共享讀這部分?jǐn)?shù)據(jù)柔滔，但是不能更新數(shù)據(jù)溢陪，必須要等到前一用戶讀鎖釋放，然后給數(shù)據(jù)加上寫鎖廊遍，才能更新數(shù)據(jù)嬉愧。
寫鎖也叫排它鎖，顧名思義喉前，數(shù)據(jù)加上寫鎖以后没酣，其它用戶不能讀也不能寫。
加鎖保證了數(shù)據(jù)的一致性卵迂，但是數(shù)據(jù)在同一時間只能串行訪問裕便，特別是寫鎖時，為了讓更多用戶或連接同時訪問數(shù)據(jù)见咒，鎖的粒度細(xì)分可以增加并發(fā)偿衰，鎖的粒度分為表鎖，行鎖改览。比如一個用戶在更新A表下翎，另一個可以訪問B表，相互不受影響宝当，這是表鎖视事，還有行鎖，一個用戶在更新A表的a行庆揩，另一個用戶可以訪問A表的b行俐东，也互不影響跌穗。所以粒度越細(xì)，并發(fā)越高虏辫，但是開銷也越大蚌吸。
理解了鎖和鎖的粒度以后，再來看MVCC砌庄，為了更進(jìn)一步提高并發(fā)羹唠，特別是一些讀多寫少的應(yīng)用系統(tǒng)，MVCC對數(shù)據(jù)行提供多個版本的數(shù)據(jù)快照功能鹤耍，使同一數(shù)據(jù)讀寫操作可以并發(fā)進(jìn)行肉迫。但也會引出不可重復(fù)讀，幻讀問題稿黄。
Innodb中的MVCC實(shí)現(xiàn)的方法是給每行數(shù)據(jù)添加兩個隱式字段喊衫，創(chuàng)建時間和刪除時間，這里的時間不是真的時間杆怕，應(yīng)稱為系統(tǒng)版本號族购，系統(tǒng)每開始一個事務(wù)，系統(tǒng)版本號遞增陵珍，新開始的事務(wù)將系統(tǒng)版本號作為事務(wù)的版本號寝杖，當(dāng)一個用戶在讀某行數(shù)據(jù)時，只會讀到創(chuàng)建時間小于等于自己版本號（假定版本號為1）互纯，刪除時間大于自己的版本號或者為空的數(shù)據(jù)瑟幕，另一事務(wù)（版本號為2）此時對數(shù)據(jù)a進(jìn)行更新操作，會先將自己的版本號2寫入a的刪除時間字段留潦，然后新增一條更新過的數(shù)據(jù)c只盹，將版本號2寫入c的創(chuàng)建時間字段，如果事務(wù)2要刪除某行b兔院，只需將自己的版本號2寫入數(shù)據(jù)b的刪除時間字段內(nèi)殖卑。此時前一個事務(wù)1還是可以讀到數(shù)據(jù)a和c，因?yàn)閍坊萝，c數(shù)據(jù)的刪除時間大于事務(wù)1的版本號孵稽。卻讀不到數(shù)據(jù)b，因?yàn)閿?shù)據(jù)b創(chuàng)建時間大于事務(wù)1十偶。當(dāng)然這只是簡化的理解菩鲜，實(shí)際運(yùn)行要復(fù)雜得多。
所以MVCC的作用主要為了保證數(shù)據(jù)的一致性同時惦积，提供高并發(fā)能力接校。下面的隔離級別會詳細(xì)描述。
2.ACID中的I是怎么實(shí)現(xiàn)的荣刑？
ACID是支持事務(wù)數(shù)據(jù)庫的必備特性馅笙，分別是原子性，一致性厉亏，隔離性董习，持久性。
其中隔離性是指一個事務(wù)開始后但還未提交爱只，其它事務(wù)是看不到這個事務(wù)更新的結(jié)果的皿淋。
隔離性有四個級別，分別是read uncommitted未提交讀,read committed提交讀恬试，repeatable read可重復(fù)讀窝趣，serializable可串行化。
其中read uncommitted 級別训柴，舉例如事務(wù)1按執(zhí)行順序?qū)σ僮鞯臄?shù)據(jù)a加鎖哑舒，操作數(shù)據(jù)a，釋放a鎖 ... 獲得數(shù)據(jù)b鎖幻馁，操作數(shù)據(jù)b,釋放b鎖洗鸵。在未提交前，事務(wù)2可以讀到已經(jīng)更新過的數(shù)據(jù)仗嗦，如果此時事務(wù)1執(zhí)行回滾膘滨，那么事務(wù)2讀到的數(shù)據(jù)就是臟數(shù)據(jù)，也叫臟讀稀拐。
為了解決臟讀火邓，引入第二個隔離級別read committed ，當(dāng)事務(wù)1要操作一組數(shù)據(jù)時德撬，會先獲得數(shù)據(jù)的讀鎖或?qū)戞i铲咨，但是用完以后不會馬上釋放，而是等到事務(wù)提交或回滾時一起釋放砰逻。這種辦法就叫2PL(兩階段鎖協(xié)議)鸣驱，這樣就解決了臟讀，如果事務(wù)2想要讀事務(wù)1已經(jīng)更新但未提交的數(shù)據(jù)蝠咆，需獲得數(shù)據(jù)的讀鎖踊东，而事務(wù)1在未提交前是不會釋放寫鎖的，所以事務(wù)2只能等待事務(wù)1釋放鎖刚操。雖然解決了臟讀闸翅，但是會引起新的問題死鎖，當(dāng)兩個事務(wù)都在等待對方已經(jīng)持有的鎖時菊霜，就會發(fā)生死鎖坚冀，所以必須設(shè)計(jì)檢測死鎖機(jī)制。
另外還有一個問題叫不可重復(fù)讀鉴逞，有的應(yīng)用系統(tǒng)希望事務(wù)內(nèi)讀取的數(shù)據(jù)始終一致记某，即事務(wù)1開始后查詢了一組數(shù)據(jù)a司训，同時事務(wù)2更新了數(shù)據(jù)據(jù)a并提交了，此時事務(wù)1再次查詢數(shù)據(jù)a液南，發(fā)現(xiàn)跟第一次查詢時不一致了壳猜。如果單單使用2pl協(xié)議是不會產(chǎn)生不可重復(fù)讀問題的，為什么滑凉？因?yàn)槭聞?wù)1開始查詢數(shù)據(jù)a時统扳，事務(wù)2不可能獲得數(shù)據(jù)a的寫鎖來更新數(shù)據(jù)〕╂ⅲ可是為什么還是會有這個問題咒钟，這是因?yàn)槭褂脙呻A段鎖協(xié)議后，數(shù)據(jù)的吞吐量降低了若未，相當(dāng)于串行化了事務(wù)朱嘴。所以mysql引入MVCC來提高性能，并發(fā)讀寫時陨瘩，相互不阻塞腕够，而利用精巧的版本控制功能解決臟讀，不可重讀問題舌劳。但是寫寫仍然要使用鎖機(jī)制帚湘。
第三個級別是repeatable read可重復(fù)讀 ，如上所述利用MVCC可以解決不可重讀的問題甚淡。但還是有一個幻讀問題大诸，即事務(wù)1開始后讀取數(shù)據(jù)集a是n條，此時事務(wù)2在表中新增一條記錄并提交贯卦，事務(wù)1再次讀取數(shù)據(jù)集a是n+1條资柔。稱為幻讀。mysql用next-key lock來解決撵割，簡單理解即事務(wù)1在第一次讀（當(dāng)前讀）數(shù)據(jù)時贿堰，給符合條件的數(shù)據(jù)行及涉及到的范圍加鎖（record lock+Gap lock），這樣其它事務(wù)就不能新增數(shù)據(jù)了啡彬。從而解決幻讀問題羹与。
至于第四個級別serializable，強(qiáng)制將所有事務(wù)串行化庶灿，大大降低并發(fā)纵搁。
本節(jié)參考http://hedengcheng.com/?p=771
本節(jié)參考https://www.zhihu.com/question/30272728/answer/132403859
3.2PC在數(shù)據(jù)庫中是怎么來實(shí)現(xiàn)的？
兩階段提交協(xié)議（Two-phase Commit往踢，2PC）經(jīng)常被用來實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)腾誉。在分布式事務(wù)數(shù)據(jù)庫中，每個節(jié)點(diǎn)（參與者）并不知道其它節(jié)點(diǎn)事務(wù)的執(zhí)行情況，這里需要一個總協(xié)調(diào)角色參與統(tǒng)一管理利职。
第一階段：協(xié)調(diào)者詢問參與者能否可以提交事務(wù)趣效。如果參與者事務(wù)操作執(zhí)行成功則回復(fù)yes,反之no
第二階段：參與者全部回復(fù)yes,協(xié)調(diào)者發(fā)出提交事務(wù)命令，參與者提交后回復(fù)完成給協(xié)調(diào)者猪贪。如果有一個參與者回復(fù)no英支，那么協(xié)調(diào)者發(fā)出中止命令，所有參與者回滾事務(wù)哮伟，回滾完成回復(fù)完成給協(xié)調(diào)者。
2PC協(xié)議因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲妄帘，協(xié)調(diào)者宕機(jī)等原因存在單點(diǎn)故障楞黄，網(wǎng)絡(luò)阻塞的問題。
4.簡單講講CAP/base/paxos算法抡驼。
CAP理論認(rèn)為Consistency (數(shù)據(jù)一致性)鬼廓，Availability (可用性，正常響應(yīng))致盟，Partition Tolerance (分區(qū)容錯性碎税，節(jié)點(diǎn)宕機(jī)或網(wǎng)絡(luò)故障仍保證一致性和可用性)這三種特性不能同時滿足，只能滿足其二馏锡。
簡單的理解CAP理論雷蹂，假如有兩臺服務(wù)器A和B，運(yùn)行著相同的數(shù)據(jù)庫DB0,在正常的情況下杯道，用戶更新了A上的DB0匪煌，變成DB1，A與B通信進(jìn)行同步党巾，這時另一用戶訪問B上的DB萎庭，查看到的也是最新的DB1，這樣保證了一致證齿拂，和可用性驳规，但是當(dāng)A與B之間的通信斷開時，用戶更新了A上到DB2署海，B上還是DB1吗购，這時另一用戶再訪問B時，要么犧牲一致性叹侄，返回DB1給用戶巩搏，要么讓用戶等待通信恢復(fù)，也是就犧牲可用性趾代。
那么通信在斷開形成網(wǎng)絡(luò)孤島時贯底，如何在可用性與一致性做出平衡呢，ACID理論要求保持強(qiáng)一致性，寧愿暫停服務(wù);BASE則想保持高可用禽捆，容許數(shù)據(jù)暫時不一致笙什。這是兩種不同的設(shè)計(jì)理念。
BASE的意思是指：
基本可用（Basically Available）允許部份功能不可用胚想，核心功能可用就行琐凭。
軟狀態(tài)（ Soft State） 允許系統(tǒng)存在一種中間狀態(tài)，
最終一致性（ Eventual Consistency）數(shù)據(jù)可以因網(wǎng)絡(luò)延遲或宕機(jī)有不一致的情況浊服，但是經(jīng)過一段時間最終可以達(dá)到一致统屈。
paxos
Paxos是一種能夠基于多節(jié)點(diǎn)在不可靠的網(wǎng)絡(luò)條件下卻能可靠地實(shí)現(xiàn)共識的一致性的算法。
簡單描述如下牙躺，pasos系統(tǒng)內(nèi)有二種角色愁憔，一叫決策者，一叫提議者孽拷。
系統(tǒng)達(dá)成一項(xiàng)一致決定的過程分兩個階段：
首先是預(yù)決策階段吨掌，此時任意提議者都可以向決策者發(fā)送包含編號的預(yù)提議申請，決策者根據(jù)提議者編號的新舊程度進(jìn)行回復(fù)脓恕，如果提議者發(fā)送的編號是最新的膜宋，回復(fù)yes，并將編號存儲起來炼幔，如果提議者的編號小于決策者存儲的編號秋茫，那么回復(fù)no和存儲的編號。
第二階段是決策階段乃秀，提議者A收到了大多數(shù)決策者回復(fù)的ok学辱，于是正式向決策者發(fā)送提議信息a以及A的編號，決策者收到后环形，有兩種情況：
1策泣、如果在回復(fù)提議者A的ok信息之后一直到A再次發(fā)送正式提議信息a之間，都沒有再收到其它大于提議者A編號的預(yù)提議信息抬吟。也就是說存儲的編號仍然是提議者A申請的編號萨咕，那么決策者確定信息a為正式信息。將A的編號和提議信息都存起來火本∥６樱回復(fù)提議者A正式?jīng)Q定信息。提議者A統(tǒng)計(jì)回復(fù)的信息钙畔，如果占決策者的多數(shù)茫陆，則決議成功，向其它學(xué)習(xí)者廣播擎析。如果之后有其它提議者發(fā)送預(yù)提議申請簿盅，已經(jīng)決定了的決策者會拒絕并回復(fù)提議內(nèi)容a。
2、如果在回復(fù)提議者A的ok信息之后一直到A再次發(fā)送正式提議信息a之間桨醋，有其它提議者如B也發(fā)送了預(yù)提議申請信息棚瘟，并且編號比A大，一部分決策者將B的編號存起來喜最，并回復(fù)B準(zhǔn)備好了OK信息偎蘸。決策者是喜新厭舊的。所以這一部分決策者再次收到A的信息后瞬内，拒絕了A并回復(fù)了B的編號迷雪。A統(tǒng)計(jì)了一下決策者已經(jīng)決策成功的總數(shù)量沒有超過半數(shù)，很不甘心虫蝶，于是將自己的編號在B的基礎(chǔ)上加1后振乏，再次向其它決策者發(fā)送預(yù)提議申請，回到第一階段秉扑。
經(jīng)過了這兩個階段后，每個提議者都可能獲得了一些決策者的支持调限，每個提議者會根據(jù)回復(fù)的提議信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)舟陆，將自己的提議改成支持最多的提議，直到形成半數(shù)以上決策者都同意了某個提議耻矮。決策結(jié)束秦躯。
