MySQL事务隔离级别以及MVCC原理

于眠牧北
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MySQL数据库事务的隔离级别

  • 读未提交（READ-UNCOMMITTED）
  • 读已提交（READ-COMMITTED）：简称 RC
  • 可重复读（REPEATABLE-READ）：简称 RR
  • 串行化（SERIALIZABLE）

不同隔离级别下可能出现的问题

  • 脏读：读到了未提交的数据

balance初始值为900，执行过程中，事务B读取到了事务A未提交的数据

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  • 不可重复读：两次读取的数据不一致

事务A第一次读取balance为800，由于事务B修改了balance并提交，事务A在进行第二次读取时balance为1000，导致同一个事务中两次读取结果不同

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  • 幻读：这类问题一般针对整张表，使用聚合函数进行统计时，两次统计数据不一致

事务A第一次读取表中数据一共5条，事务B插入数据后提交，事务A再次读取时发现数据有10条，两次记录不一样导致出现了幻读，这可能和不可重复读一样有点难理解，看下面另一个说明

image.png 这里我们结合业务需求来理解： A事务的业务需求是判断用户是否存在，不存在就创建用户（自动注册场景），A一开始查询到用户不存在，这时候想要去创建用户，但此时CPU执行权被事务B先抢占了，导致id为5的记录插入了数据库，当事务A再去执行插入操作，会出现主键已存在的冲突导致数据库抛出异常，业务捕获异常后进行了其他操作，用户既没有正常登录也没有注册成功，这种情况称之为幻读

这里的没有注册成功是针对事务A中来看的，因为在事务A所属的线程来说，数据库是抛出了异常的，业务层面捕获异常并返回了错误信息

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MVCC介绍

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）多版本并发控制，在不加锁的情况下，解决并发事务下保证事务的一致性和隔离性，提高数据库并发性能

MVCC实现原理

隐藏列

在MySQL数据库表中，每一行数据都维护着三个隐藏列，db_row_id（隐藏的自增主键），db_trx_id（当前行数据所属的事务ID），db_roll_ptr（指向该记录修改前上一条记录的指针，出现问题用于回滚）

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undo log

undo日志表，主要用于事务的回滚操作和MVCC的实现，在undo日志表中，数据之间由指针进行串联，通过Read View可以进行对应数据的查找

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Read View

Read View中存储了几个关键信息，m_creator_trx_id（当前事务ID），m_ids（所有未提交的事务ID），m_up_limit_id（所有未提交事务中的最小ID），m_low_limit_id(系统中尚未分配的最小事务ID/未来事务ID)

m_up_limit_id就是从m_ids取出最小的， m_low_limit_id则是从m_ids中取出最大的+1

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实现原理

在查询时会MySQL会创建一个Read View，通过Read View结合4条判断在undo log中哪个版本可以使用，undo log日志中最新的数据在第一个，因此匹配不成功会一直往下匹配，4条判断规则：

  1. undo log中db_trx_id与creator_trx_id相等，表示当前版本是在当前事务下执行的，那在同一个事务中，数据是可以直接访问的
  2. undo log中db_trx_id小于当前所有未提交事务的最小ID（mid_up_limit_id），即这个版本在本次所有事务执行前已经提交，可以访问
  3. undo log中db_trx_id大于等于未来事务ID（m_low_limit_id），不可以访问
  4. undo log中db_trx_id在所有未提交事务ID之间，即mid_up_limit_id<= trx_id < m_low_limit_id之间则不可以访问，因为在此区间内的事务都未提交，反之代表db_trx_id在当前事务创建Read View前就已经提交了，可以访问

总结：

  • db_trx_id == creator_trx_id => true
  • db_trx_id < mid_up_limit_id => true
  • db_trx_id >= m_low_limit_id => false
  • mid_up_limit_id<= trx_id < m_low_limit_id => false

示例

场景：

现在有事务A（ID为13），事务B（ID为12），事务C（ID为15）三个事务，对balance进行查询操作，假设事务A先执行了查询操作 事务A在执行select操作前会创建一个Read View，如下：

image.png undo log如下：

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执行流程：

  • 1、根据当前的事务ID为13，在undo log中进行记录匹配，先匹配第一条数据balance为1000，所属的事务ID为12
    • 12 != 13，下一条规则
    • 12 < 12不成立，下一条规则
    • 13 > 16不成立，下一条规则
    • 12 <= 13 < 16成立，不可以访问，匹配下一条数据
  • 2、匹配第二条数据balance为800，所属的事务ID为10
    • 10 != 13，下一条规则
    • 10 < 13成立，当前记录在事务执行前已提交，返回

读已提交和可重复读区别

事务A在一次事务中执行了两次查询，在可重复读场景下，Read View只会在第一次查询时创建，但是在读已提交场景下，每一次执行查询操作都会创建Read View

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