面试必问MYSQL事务与mvcc问题解答与经验总结

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什么是事务?

事务是逻辑上的一组操作,要么都执行,要么都不执行。​编辑

事务最经典也经常被拿出来说例子就是转账了。假如小明要给小红转账1000元,这个转账会涉及到两个关键操作就是:将小明的余额减少1000元,将小红的余额增加1000元。万一在这两个操作之间突然出现错误比如银行系统崩溃,导致小明余额减少而小红的余额没有增加,这样就不对了。事务就是保证这两个关键操作要么都成功,要么都要失败。​编辑

事务的特性(ACID)

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  1. 原子性: 事务是最小的执行单位,不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成,要么完全不起作用; 【undo log】
  2. 一致性: 执行事务前后,数据保持一致,例如转账业务中,无论事务是否成功,转账者和收款人的总额应该是不变的; 原子性+持久性+隔离性
  3. 隔离性: 并发访问数据库时,一个用户的事务不被其他事务所干扰,各并发事务之间数据库是独立的; 读写锁+MVCC
  4. 持久性: 一个事务被提交之后。它对数据库中数据的改变是持久的,即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。 【redo log】

并发事务带来的问题

在典型的应用程序中,多个事务并发运行,经常会操作相同的数据来完成各自的任务(多个用户对同一数据进行操作)。并发虽然是必须的,但可能会导致以下的问题。

  • 脏读(Dirty read): 【读-写冲突】当一个事务正在访问数据并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时另外一个事务也访问了这个数据,然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是“脏数据”,依据“脏数据”所做的操作可能是不正确的。
  • 丢失修改(Lost to modify): 【写-写冲突】指在一个事务读取一个数据时,另外一个事务也访问了该数据,那么在第一个事务中修改了这个数据后,第二个事务也修改了这个数据。这样第一个事务内的修改结果就被丢失,因此称为丢失修改。 例如:事务1读取某表中的数据A=20,事务2也读取A=20,事务1修改A=A-1,事务2也修改A=A-1,最终结果A=19,事务1的修改被丢失。
  • 不可重复读(Unrepeatableread): 【读-写冲突】指在一个事务内多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另一个事务也访问该数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改导致第一个事务两次读取的数据可能不太一样。这就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的情况,因此称为不可重复读。
  • 幻读(Phantom read): 【读-写冲突】 幻读与不可重复读类似。它发生在一个事务(T1)读取了几行数据,接着另一个并发事务(T2)插入了一些数据时。在随后的查询中,第一个事务(T1)就会发现多了一些原本不存在的记录,就好像发生了幻觉一样,所以称为幻读。

不可重复度和幻读区别:

不可重复读的重点是修改,幻读的重点在于新增或者删除。

例1(同样的条件, 你读取过的数据, 再次读取出来发现值不一样了 ):事务1中的A先生读取自己的工资为 1000的操作还没完成,事务2中的B先生就修改了A的工资为2000并提交,导致A再读自己的工资时工资变为 2000;这就是不可重复读。

例2(同样的条件, 第1次和第2次读出来的记录数不一样 ):假某工资单表中工资大于3000的有4人,事务1读取了所有工资大于3000的人,共查到4条记录,这时事务2又插入了一条工资大于3000的记录,事务1再次读取时查到的记录就变为了5条,这样就导致了幻读。

事务隔离级别

舍弃一部分隔离性来换取一部分性能,在这里就体现在:设立一些隔离级别,隔离级别越低,越严重的问题就越可能发生

SQL 标准 定义了四个隔离级别,对并发情况下不同事务之间的访问制定了限制(由低级到高级,隔离级别越高,效率越低,越安全):

  • READ-UNCOMMITTED(读未提交): 最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读
  • READ-COMMITTED(读已提交): 允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读 或不可重复读仍有可能发生
  • REPEATABLE-READ(重复读) (默认级别) 对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。事务A与事务B都开启,A修改了某一字段,B读取到的该字段的值一直都是A开启之前该字段的值,无论A有没有commit。但是B提交事务之后再去读,就能够看到A提交的修改了。也就是说B在整个事务中看到的都是一样的值,除非B提交或回滚,才能看到别人的修改。
  • SERIALIZABLE(串行化): 最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,会阻塞其他事务的修改操作,这样事务之间就完全不可能产生干扰,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读

隔离级别脏读不可重复读幻读
READ-UNCOMMITTED
READ-COMMITTED×
REPEATABLE-READ××
SERIALIZABLE×××

MySQL InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ(可重复读) 。我们可以通过SELECT @@tx_isolation;命令来查看,MySQL 8.0 该命令改为SELECT @@transaction_isolation;

mysql> SELECT @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+

这里需要注意的是:与 SQL 标准不同的地方在于InnoDB 存储引擎在 REPEATABLE-READ(可重读) 事务隔离级别下,允许应用使用 Next-Key Lock 锁算法来避免幻读的产生。这与其他数据库系统(如 SQL Server)是不同的。所以说虽然 InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ(可重读) ,但是可以通过应用加锁读(例如 select * from table for update 语句)来保证不会产生幻读,而这个加锁读使用到的机制就是 Next-Key Lock 锁算法。从而达到了 SQL 标准的 SERIALIZABLE(可串行化) 隔离级别。

因为隔离级别越低,事务请求的锁越少,所以大部分数据库系统的隔离级别都是READ-COMMITTED(读已提交), 但是你要知道的是InnoDB 存储引擎默认使用 REPEATABLE-READ(可重读) 并不会有任何性能损失。

InnoDB 存储引擎在 分布式事务 的情况下一般会用到SERIALIZABLE(可串行化) 隔离级别。

MySQL是如何解决幻读的

【MySQL】面试题之:MVCC能否解决幻读?

幻读就是一个事务在前后两次查询同一个范围的时候,后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。
幻读的后果就是数据库中的数据和 binlog 的执行结果会不一致,其原因就在于,我们无法阻止新插入的数据。就是说,我们在给扫描到的行加锁的时候,你等会要插入的行还不存在,也就没法对他进行加锁,那么这个新插入的数据,可能在主库中是这个样子,从库执行完 binlog 后其实是会被修改的。
这也就是为啥幻读会被单独拎出来解决的原因了。
幻读问题在 "当前读" 下才会出现。所谓当前读就是,读取的是最新版本的数据, 并且对读取的记录加锁, 阻塞其他事务同时改动相同记录,避免出现安全问题。
与之对应的,快照读,读取的是快照中的数据,不需要进行加锁。读取已提交和可重复读这俩隔离级别下的普通 select 操作就是快照读。其实就是 MVCC 机制,或者说,在快照读下,采用 MVCC 机制解决幻读。
然后,对于当前读这种情况,前面我们说,由于无法阻止新插入的数据,所以无法解决幻读问题,所以,我们考虑,不仅对扫描到的行进行加锁,还对行之间的间隙进行加锁,这样就能杜绝新数据的插入和更新。这个其实就是记录锁 Record Lock 和间隙锁 Gap Lock,也被称为临键锁 Next-Lock Key。
而Next-Key Lock只在可重复读也就是 InnoDB 的默认隔离级别下生效。也可以采用更高的可串行化隔离级别,所有的操作都是串行执行的,可以直接杜绝幻读问题。

总结下 MySQL 解决幻读的手段:

隔离级别:REPEATABLE-READ

  • 快照读 MVCC + 当前读 Next-Key Lock (只在可重复读隔离级别下生效)

隔离级别:SERIALIZABLE

  • 在这个隔离级别下,事务在读操作时,先加表级别的共享锁,直到事务结束才释放;事务在写操作时,先加表级别的排它锁,直到事务结束才释放。也就是说,串行化锁定了整张表,幻读不存在的

MySQL事务实现原理

面试官:你说熟悉MySQL事务,那来谈谈事务的实现原理吧!

MVCC原理

MVCC (MultiVersion Concurrency Control) 叫做多版本并发控制。

InnoDB的 MVCC ,是通过在每行记录的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(事务id),一个保存了行的过期时间(版本号),当然存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号。

以上片段摘自《高性能Mysql》这本书对MVCC的定义。他的主要实现思想是通过数据多版本来做到读写分离。从而实现不加锁读进而做到读写并行。

MVCC在mysql中的实现依赖的是undo log与read view

  • undo log : undo log 中记录某行数据的多个版本的数据。
  • read view : 用来判断当前版本数据的可见性

1. 版本链

我们前边说过,对于使用 InnoDB 存储引擎的表来说,它的聚簇索引记录中都包含两个必要的隐藏列( row_id 并不是必要的,我们创建的表中有主键或者非NULL的UNIQUE键时都不会包含 row_id 列):

  • trx_id :每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时,都会把该事务的 事务id赋值给 trx_id 隐藏列。
  • roll_pointer :每次对某条聚簇索引记录进行改动时,都会把旧的版本写入到 undo日志 中,然后这个隐藏列就相当于一个指针,可以通过它来找到该记录修改前的信息。

比方说我们的表 hero 现在只包含一条记录:

mysql> SELECT * FROM hero;
+--------+--------+---------+
| number | name | country |
+--------+--------+---------+
| 1 | 刘备 ||
+--------+--------+---------+
1 row in set (0.07 sec)

假设插入该记录的 事务id 为 80 ,那么此刻该条记录的示意图如下所示:

编辑

小贴士:

实际上insert undo只在事务回滚时起作用,当事务提交后,该类型的undo日志就没用了,它占用的Undo Log Segment也会被系统回收(也就是该undo日志占用的Undo页面链表要么被重用,要么被释放)。虽然真正的insert undo日志占用的存储空间被释放了,但是roll_pointer的值并不会被清除,roll_pointer属性占用7个字节,第一个比特位就标记着它指向的undo日志的类型,如果该比特位的值为1时,就代表着它指向的undo日志类型为insert undo。所以我们之后在画图时都会把insert undo给去掉,大家留意一下就好了。

假设之后两个 事务id 分别为 100 、 200 的事务对这条记录进行 UPDATE 操作,操作流程如下:

小贴士:

能不能在两个事务中交叉更新同一条记录呢?哈哈,这不就是一个事务修改了另一个未提交事务修改过的数据,沦为了脏写了么?InnoDB使用锁来保证不会有脏写情况的发生,也就是在第一个事务更新了某条记录后,就会给这条记录加锁,另一个事务再次更新时就需要等待第一个事务提交了,把锁释放之后才可以继续更新。关于锁的更多细节我们后续的文章中再唠叨哈~

每次对记录进行改动,都会记录一条 undo日志 ,每条 undo日志 也都有一个 roll_pointer 属性( INSERT 操作对应的 undo日志 没有该属性,因为该记录并没有更早的版本),可以将这些 undo日志 都连起来,串成一个链表,所以现在的情况就像下图一样:

对该记录每次更新后,都会将旧值放到一条 undo日志 中,就算是该记录的一个旧版本,随着更新次数的增多,所有的版本都会被 roll_pointer 属性连接成一个链表,我们把这个链表称之为 版本链 ,版本链的头节点就是当前记录最新的值。另外,每个版本中还包含生成该版本时对应的 事务id ,这个信息很重要,我们稍后就会用到。

2. ReadView

对于使用 READ UNCOMMITTED 隔离级别的事务来说,由于可以读到未提交事务修改过的记录,所以直接读取记录的最新版本就好了;对于使用 SERIALIZABLE 隔离级别的事务来说,设计 InnoDB 的大叔规定使用加锁的方式来访问记录(加锁是啥我们后续文章中说哈);对于使用 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别的事务来说,都必须保证读到已经提交了的事务修改过的记录,也就是说假如另一个事务已经修改了记录但是尚未提交,是不能直接读取最新版本的记录的,核心问题就是:需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的。为此,设计 InnoDB 的大叔提出了一个 ReadView 的概念,这个 ReadView 中主要包含4个比较重要的内容:

  • m_ids :表示在生成 ReadView 时当前系统中活跃的读写事务的 事务id 列表。
  • min_trx_id :表示在生成 ReadView 时当前系统中活跃的读写事务中最小的 事务id,也就是 m_ids 中的最小值。
  • max_trx_id :表示生成 ReadView 时系统中应该分配给下一个事务的 id 值。
  • creator_trx_id :表示生成该 ReadView 的事务的 事务id。

小贴士:

注意max_trx_id并不是m_ids中的最大值,事务id是递增分配的。比方说现在有id为1,2,3这三个事务,之后id为3的事务提交了。那么一个新的读事务在生成ReadView时,m_ids就包括1和2,min_trx_id的值就是1,max_trx_id的值就是4。

我们前边说过,只有在对表中的记录做改动时(执行INSERT、DELETE、UPDATE这些语句时)才会为事务分配事务id,否则在一个只读事务中的事务id值都默认为0。

有了这个 ReadView ,这样在访问某条记录时,只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见:

  • 如果被访问版本的 trx_id 属性值与 ReadView 中的 creator_trx_id 值相同,意味着当前事务在访问它自己修改过的记录,所以该版本可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的 trx_id 属性值小于 ReadView 中的 min_trx_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 前已经提交,所以该版本可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的 trx_id 属性值大于 ReadView 中的 max_trx_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 后才开启,所以该版本不可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的 trx_id 属性值在 ReadView 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之间,那就需要判断一下trx_id 属性值是不是在 m_ids 列表中,如果在,说明创建 ReadView 时生成该版本的事务还是活跃的,该版本不可以被访问;如果不在,说明创建 ReadView 时生成该版本的事务已经被提交,该版本可以被访问。

如果某个版本的数据对当前事务不可见的话,那就顺着版本链找到下一个版本的数据,继续按照上边的步骤判断可见性,依此类推,直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话,那么就意味着该条记录对该事务完全不可见,查询结果就不包含该记录。

在 MySQL 中, READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别的的一个非常大的区别就是它们生成ReadView的时机不同。我们还是以表 hero 为例来,假设现在表 hero 中只有一条由 事务id 为 80 的事务插入的一条记录:

mysql> SELECT * FROM hero;
+--------+--------+---------+
| number | name | country |
+--------+--------+---------+
| 1 | 刘备 ||
+--------+--------+---------+
1 row in set (0.07 sec)

接下来看一下 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 所谓的生成ReadView的时机不同到底不同在哪里。

3. READ COMMITTED —— 每次读取数据前都生成一个ReadView

比方说现在系统里有两个 事务id 分别为 100 、 200 的事务在执行:

# Transaction 100
BEGIN;
UPDATE hero SET name = '关羽' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '张飞' WHERE number = 1;

# Transaction 200
BEGIN;
# 更新了一些别的表的记录
...

小贴士:

再次强调一遍,事务执行过程中,只有在第一次真正修改记录时(比如使用INSERT、DELETE、UPDATE语句),才会被分配一个单独的事务id,这个事务id是递增的。所以我们才在Transaction 200中更新一些别的表的记录,目的是让它分配事务id。

此刻,表 hero 中 number 为 1 的记录得到的版本链表如下所示:

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假设现在有一个使用 READ COMMITTED 隔离级别的事务开始执行:

# 使用READ COMMITTED隔离级别的事务
BEGIN;
# SELECT1:Transaction 100、200未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值为'刘备'

这个 SELECT1 的执行过程如下:

  • 在执行 SELECT 语句时会先生成一个 ReadView, ReadView 的 m_ids 列表的内容就是 [100, 200] ,min_trx_id 为 100 , max_trx_id 为 201 ,creator_trx_id 为 0。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录,从图中可以看出,最新版本的列 name 的内容是 '张飞' ,该版本的trx_id 值为 100 ,在 m_ids 列表内(生成该ReadView时,trx_id=100 的事务仍活跃,即未提交,所以该记录不可见),所以不符合可见性要求,根据 roll_pointer跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '关羽' ,该版本的 trx_id 值也为 100 ,也在 m_ids 列表内,所以也不符合要求,继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '刘备' ,该版本的 trx_id 值为 80 ,小于 ReadView 中的 min_trx_id 值100(生成该ReadView时,trx_id=80的事务已提交,所以该记录可见),所以这个版本是符合要求的,最后返回给用户的版本就是这条列 name 为 '刘备' 的记录。

之后,我们把 事务id 为 100 的事务提交一下,就像这样:

# Transaction 100
BEGIN;
UPDATE hero SET name = '关羽' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '张飞' WHERE number = 1;
COMMIT;

然后再到 事务id 为 200 的事务中更新一下表 hero 中 number 为 1 的记录:

# Transaction 200
BEGIN;
# 更新了一些别的表的记录
...
UPDATE hero SET name = '赵云' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '诸葛亮' WHERE number = 1;

此刻,表 hero 中 number 为 1 的记录的版本链就长这样:

然后再到刚才使用 READ COMMITTED 隔离级别的事务中继续查找这个 number 为 1 的记录,如下:

# 使用READ COMMITTED隔离级别的事务
BEGIN;
# SELECT1:Transaction 100、200均未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值为'刘备'
# SELECT2:Transaction 100提交,Transaction 200未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值为'张飞'

这个 SELECT2 的执行过程如下:

  • 在执行 SELECT 语句时会又会单独生成一个 ReadView ,该 ReadView 的 m_ids 列表的内容就是 [200] ( 事务id 为 100 的那个事务已经提交了,所以再次生成快照时就没有它了), min_trx_id 为 200 ,max_trx_id 为 201 , creator_trx_id 为 0 。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录,从图中可以看出,最新版本的列 name 的内容是 '诸葛亮' ,该版本的trx_id 值为 200 ,在 m_ids 列表内,所以不符合可见性要求,根据 roll_pointer 跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '赵云' ,该版本的 trx_id 值为 200 ,也在 m_ids 列表内,所以也不符合要求,继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '张飞' ,该版本的 trx_id 值为 100 ,小于 ReadView 中的 min_trx_id 值200 ,所以这个版本是符合要求的,最后返回给用户的版本就是这条列 name 为 '张飞' 的记录。

以此类推,如果之后 事务id 为 200 的记录也提交了,再此在使用 READ COMMITTED 隔离级别的事务中查询表hero 中 number 值为 1 的记录时,得到的结果就是 '诸葛亮' 了,具体流程我们就不分析了。总结一下就是:使用READ COMMITTED隔离级别的事务在每次查询开始时都会生成一个独立的ReadView。

4. REPEATABLE READ —— 在第一次读取数据时生成一个ReadView

对于使用 REPEATABLE READ 隔离级别的事务来说,只会在第一次执行查询语句时生成一个 ReadView ,之后的查询就不会重复生成了。我们还是用例子看一下是什么效果。

比方说现在系统里有两个 事务id 分别为 100 、 200 的事务在执行:

# Transaction 100
BEGIN;
UPDATE hero SET name = '关羽' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '张飞' WHERE number = 1;
# Transaction 200
BEGIN;
# 更新了一些别的表的记录
...

此刻,表 hero 中 number 为 1 的记录得到的版本链表如下所示:

假设现在有一个使用 REPEATABLE READ 隔离级别的事务开始执行:

# 使用REPEATABLE READ隔离级别的事务
BEGIN;
# SELECT1:Transaction 100、200未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值为'刘备'

这个 SELECT1 的执行过程如下:

  • 在执行 SELECT 语句时会先生成一个 ReadView , ReadView 的 m_ids 列表的内容就是 [100, 200] ,min_trx_id 为 100 , max_trx_id 为 201 , creator_trx_id 为 0 。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录,从图中可以看出,最新版本的列 name 的内容是 '张飞' ,该版本的trx_id 值为 100 ,在 m_ids 列表内,所以不符合可见性要求,根据 roll_pointer 跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '关羽' ,该版本的 trx_id 值也为 100 ,也在 m_ids 列表内,所以也不符合要求,继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '刘备' ,该版本的 trx_id 值为 80 ,小于 ReadView 中的 min_trx_id 值100 ,所以这个版本是符合要求的,最后返回给用户的版本就是这条列 name 为 '刘备' 的记录。

之后,我们把 事务id 为 100 的事务提交一下,就像这样:

# Transaction 100
BEGIN;
UPDATE hero SET name = '关羽' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '张飞' WHERE number = 1;
COMMIT;

然后再到 事务id 为 200 的事务中更新一下表 hero 中 number 为 1 的记录:

# Transaction 200
BEGIN;
# 更新了一些别的表的记录
...
UPDATE hero SET name = '赵云' WHERE number = 1;
UPDATE hero SET name = '诸葛亮' WHERE number = 1;

此刻,表 hero 中 number 为 1 的记录的版本链就长这样:

然后再到刚才使用 REPEATABLE READ 隔离级别的事务中继续查找这个 number 为 1 的记录,如下:

# 使用REPEATABLE READ隔离级别的事务
BEGIN;
# SELECT1:Transaction 100、200均未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值为'刘备'
# SELECT2:Transaction 100提交,Transaction 200未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到的列name的值仍为'刘备'

这个 SELECT2 的执行过程如下:

  • 因为当前事务的隔离级别为 REPEATABLE READ ,而之前在执行 SELECT1 时已经生成过 ReadView 了,所以此时直接复用之前的 ReadView ,之前的 ReadView 的 m_ids 列表的内容就是 [100, 200] , min_trx_id 为100 , max_trx_id 为 201 , creator_trx_id 为 0 。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录,从图中可以看出,最新版本的列 name 的内容是 '诸葛亮' ,该版本的trx_id 值为 200 ,在 m_ids 列表内,所以不符合可见性要求,根据 roll_pointer 跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '赵云' ,该版本的 trx_id 值为 200 ,也在 m_ids 列表内,所以也不符合要求,继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '张飞' ,该版本的 trx_id 值为 100 ,而 m_ids 列表中是包含值为 100 的事务id 的,所以该版本也不符合要求,同理下一个列 name 的内容是 '关羽' 的版本也不符合要求。继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的列 name 的内容是 '刘备' ,该版本的 trx_id 值为 80 ,小于 ReadView 中的 min_trx_id 值100 ,所以这个版本是符合要求的,最后返回给用户的版本就是这条列 c 为 '刘备' 的记录。

也就是说两次 SELECT 查询得到的结果是相同的,记录的列 c 值都是 '刘备' ,这就是 可重复读 的含义。如果我们之后再把 事务id 为 200 的记录提交了,然后再到刚才使用 REPEATABLE READ 隔离级别的事务中继续查找这个 number 为 1 的记录,得到的结果还是 '刘备' ,具体执行过程大家可以自己分析一下。

4. MVCC小结

从上边的描述中我们可以看出来,所谓的 MVCC (Multi-Version Concurrency Control ,多版本并发控制)指的就是在使用 READ COMMITTD 、 REPEATABLE READ 这两种隔离级别的事务在执行普通的 SEELCT 操作时访问记录的版本链的过程,这样子可以使不同事务的 读-写 、 写-读 操作并发执行,从而提升系统性能。 READ COMMITTD 、REPEATABLE READ 这两个隔离级别的一个很大不同就是:生成ReadView的时机不同,READ COMMITTD在每一次进行普通SELECT操作前都会生成一个ReadView,而REPEATABLE READ只在第一次进行普通SELECT操作前生成一个ReadView,之后的查询操作都重复使用这个ReadView就好了。

小贴士:

我们之前说执行DELETE语句或者更新主键的UPDATE语句并不会立即把对应的记录完全从页面中删除,而是执行一个所谓的delete mark操作,相当于只是对记录打上了一个删除标志位,这主要就是为MVCC服务的,大家可以对比上边举的例子自己试想一下怎么使用。另外,所谓的MVCC只是在我们进行普通的SEELCT查询时才生效,截止到目前我们所见的所有SELECT语句都算是普通的查询,至于啥是个不普通的查询,我们稍后再说哈~

5. MVCC和乐观锁的区别

在数据库中,并发控制是指在多个用户/进程/线程同时对数据库进行操作时,如何在保证事务的一致性和隔离性的同时最大程度地并发。

当多个用户/进程/线程同时对数据库进行操作时,会出现3种冲突情形:

  • 读-读,不存在任何问题
  • 读-写,有隔离性问题,可能遇到脏读(会读到未提交的数据) ,幻影读等。
  • 写-写,可能丢失更新

要解决冲突,一种办法是是锁,即基于锁的并发控制,比如2PL,这种方式开销比较高,而且无法避免死锁。

  • 多版本并发控制(MVCC)是一种用来解决读-写冲突的无锁并发控制,也就是为事务分配单向增长的时间戳,为每个修改保存一个版本,版本与事务时间戳关联,读操作只读该事务开始前的数据库的快照。 这样在读操作不用阻塞写操作,写操作不用阻塞读操作的同时,避免了脏读和不可重复读
  • 乐观并发控制(OCC)是一种用来解决写-写冲突的无锁并发控制,认为事务间争用没有那么多,所以先进行修改,在提交事务前,检查一下事务开始后,有没有新提交改变,如果没有就提交,如果有就放弃并重试。乐观并发控制类似自旋锁。乐观并发控制适用于低数据争用,写冲突比较少的环境。

多版本并发控制可以结合基于锁的并发控制来解决写-写冲突,即MVCC+2PL,也可以结合乐观并发控制来解决写-写冲突。

实际情况演示

在下面我会使用 2 个命令行mysql ,模拟多线程(多事务)对同一份数据的脏读问题。

MySQL 命令行的默认配置中事务都是自动提交的,即执行SQL语句后就会马上执行 COMMIT 操作。如果要显式地开启一个事务需要使用命令:START TARNSACTION

我们可以通过下面的命令来设置隔离级别。

SET [SESSION|GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL [READ UNCOMMITTED|READ COMMITTED|REPEATABLE READ|SERIALIZABLE]

我们再来看一下我们在下面实际操作中使用到的一些并发控制语句:

  • START TARNSACTION |BEGIN:显式地开启一个事务。
  • COMMIT:提交事务,使得对数据库做的所有修改成为永久性。
  • ROLLBACK:回滚会结束用户的事务,并撤销正在进行的所有未提交的修改。

1.脏读(读未提交)

2.避免脏读(读已提交)

3.不可重复读

还是刚才上面的读已提交的图,虽然避免了读未提交,但是却出现了,一个事务还没有结束,就发生了 不可重复读问题。

4.可重复读

5.防止幻读(可重复读)

一个事务对数据库进行操作,这种操作的范围是数据库的全部行,然后第二个事务也在对这个数据库操作,这种操作可以是插入一行记录或删除一行记录,那么第一个是事务就会觉得自己出现了幻觉,怎么还有没有处理的记录呢? 或者 怎么多处理了一行记录呢?

幻读和不可重复读有些相似之处 ,但是不可重复读的重点是修改,幻读的重点在于新增或者删除。