hbase的行鎖與多版本并發(fā)控制(MVCC)

MVCC (Multiversion Concurrency Control)，即多版本并發(fā)控制技術(shù)，它使得大部分支持行鎖的事務(wù)引擎，不再單純的使用行鎖來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制，取而代之的是，把數(shù)據(jù)庫的行鎖與行的多個版本結(jié)合起來，只需要很小的開銷，就可以實現(xiàn)非鎖定讀，從而大大提高

MVCC (Multiversion Concurrency Control)，即多版本并發(fā)控制技術(shù)，它使得大部分支持行鎖的事務(wù)引擎，不再單純的使用行鎖來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制，取而代之的是，把數(shù)據(jù)庫的行鎖與行的多個版本結(jié)合起來，只需要很小的開銷，就可以實現(xiàn)非鎖定讀，從而大大提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)性能。

HBase正是通過行鎖+MVCC保證了高效的并發(fā)讀寫。

為什么需要并發(fā)控制

HBase系統(tǒng)本身只能保證單行的ACID特性。ACID的含義是：

傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一般都提供了跨越所有數(shù)據(jù)的ACID特性；為了性能考慮，HBase只提供了基于單行的ACID。

下面是一個hbase并發(fā)寫的例子。

原始數(shù)據(jù)如下

從Apache HBase Write Path一文可以知道hbase寫數(shù)據(jù)是分為兩步：
1. 寫Write-Ahead-Log(WAL)文件
2. 寫MemStore：將每個cell[(row,column)對]的數(shù)據(jù)寫到內(nèi)存中的memstore

寫寫同步

假定對寫沒有采取并發(fā)控制，并考慮以下的順序：

最終得到的結(jié)果是：

這樣就得到了不一致的結(jié)果。顯然我們需要對并發(fā)寫操作進(jìn)行同步。
最簡單的方式是提供一個基于行的獨(dú)占鎖來保證對同一行寫的性。所以寫的順序是：

讀寫同步

盡管對并發(fā)寫加了鎖，但是對于讀呢？見下面的例子：

如果在上面的圖中紅線所示的地方進(jìn)行讀操作，最終得到的結(jié)果是：

可見需要對讀和寫也進(jìn)行并發(fā)控制，不然會得到不一致的數(shù)據(jù)。最簡單的方案就是讀和寫公用一把鎖。這樣雖然保證了ACID特性，但是讀寫操作同時搶占鎖會互相影響各自的性能。

MVCC算法

HBase采用了MVCC算法來避免讀操作去獲取行鎖。

對于寫操作：

對于讀操作:

在采用MVCC后的數(shù)據(jù)執(zhí)行圖：

注意到采用MVCC算法后，每一次寫操作都有一個寫序號(即w1步)，每個cell數(shù)據(jù)寫memstore操作都有一個寫序號(w2，例如：“Cloudera [wn=1]”))，并且每次寫操作完成也是基于這個寫序號(w3)。

如果在“Restaurant [wn=2]” 這步之后，“Waiter [wn=2]”這步之前，開始一個讀操作。根據(jù)規(guī)則r1和r2，讀的序號為1。根據(jù)規(guī)則3，讀操作以序號1讀到的值是：

這樣就實現(xiàn)了以無鎖的方式讀取到一致的數(shù)據(jù)了。

重新總結(jié)下MVCC算法下寫操作的執(zhí)行流程：

本文是基于HBase 0.92. 在HBase 0.94中會有些優(yōu)化策略，比如 HBASE-51 提到的。

英文原文：https://blogs.apache.org/hbase/entry/apache_hbase_internals_locking_and

參考：深入理解MVCC多版本并發(fā)控制

原文地址：hbase的行鎖與多版本并發(fā)控制(MVCC), 感謝原作者分享。

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