MySQL隔离级别:提高数据库性能与数据安全的必备技能!

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
RDS MySQL Serverless 高可用系列,价值2615元额度,1个月
简介: MySQL隔离级别:提高数据库性能与数据安全的必备技能!


🍊 隔离级别

MySQL的隔离级别是指在多个会话(transaction)同时访问同一份数据时,数据库系统为了维护数据的一致性,采用的一种隔离机制。MySQL支持四种隔离级别,分别为:读未提交(Read uncommitted)、读已提交(Read committed)、可重复读(Repeatable Read)和串行化(Serializable)。不同的隔离级别对应了不同的事务并发访问时数据一致性和可见性的处理方式。随着隔离级别的提高,数据库的数据安全性和一致性会得到更好的维护,但同时也会增加系统的开销,降低系统的并发性能。

🎉 Read Uncommitted(读未提交)

在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据。会导致脏读。

📝 脏读(Drity Read):

某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个回滚了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。

公司今天在发工资,我的领导把四万大洋打到我账户上。可这个事务还没完全提交,我正好来查看账户时,高兴地发现已经到账了,还是四万呢!我的心情也是乐开了花。可是,让人欣喜的事情并没有持续太久,我的领导发现发给我工资的金额出了问题,居然是三万五千元!他马上修改金额,并提交了事务,最后我的实际工资只有三万五千元,我这次的高兴也是徒劳无功了。

🎉 Read Committed(读已提交)

这是大多数数据库系统的默认隔离级别,但不是MySQL默认的。会导致不可重复读,事务a读取数据,事务b立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务a再次读取这个数据就得到了不同的结果。

📝 不可重复读(Non-repeatable read):

在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间更新了原有的数据。

举个例子,我满怀信心地拿着那张装满工资的卡去大肆消费。系统机械地读取到卡里确实有一百块钱,高高兴兴地以为自己有了钱途。这时,我的女朋友陡然冒出来,急匆匆地用我的工资卡在网上转账,这个胆大包天的家伙居然把我工资卡上的一百块钱转到她的另一个账户里面。就在我还沉浸在刚刚花钱的惊喜之中,我的工资就此被她一扫而空。等我心安理得地消费,扣款失败了!这让我,廖志伟,倍感纳闷,脑海中的数学不再是纯数,因为无论如何计算,那一百块钱都没了。

🎉 Repeatable Read(可重读)

这是MySQL的默认事务隔离级别,它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时,会看到同样的数据行。会导致幻读,InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制机制解决了该问题。

📝 幻读(Phantom Read):

在一个事务的两次查询中数据笔数不一致,例如有一个事务查询了几列(Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几列数据,先前的事务在接下来的查询中,就会发现有几列数据是它先前所没有的。

让我们想象一下,当我手拿着颇丰的工资卡去购物时,系统开始读取我的工资卡信息,这时候,我的女友就无法在记录中进行任何修改。也就是说,她无法在这个时候把钱转出去。这种技术巧妙避免了数据库中的“不可重复读”问题。假设我的女友在银行工作,她通常会通过内部系统查看我的工资卡消费记录。有一天,她查看了当月信用卡的总消费金额(select sum(amount) from transaction where month = 本月),结果为80元。而这时我正在外面狂欢,花费了1000元,向收银员支付了一张千元大钞,这样就新增了一条1000元的消费记录(insert transaction … ),并提交了事务。接着,我的女友把我当月的消费明细打印到A4纸上,但是她发现消费总额为1080元,非常吃惊,以为自己看错了,原来是出现了“幻读”。

🎉 Serializable(可串行化)(高级别隔离,避免脏读,避免不可重复读,避免幻读)

这是最高的隔离级别,它通过强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。简言之,它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别,可能导致大量的超时现象和锁竞争。

🎉 实现隔离级别底层技术实现

如果我们把MySQL的锁机制和MVCC比作一场篮球比赛,会更容易理解它们是如何协作的。

首先,锁机制就像比赛的裁判,确保每个球员都按照规则进行比赛,以达到公平竞争的目的。即使在竞争激烈的时候,裁判也可以让球员保持秩序,避免发生激烈的冲突。

在数据库中,锁机制的作用也是类似的。当多个用户并发访问同一份数据时,锁机制可以防止数据冲突,保证数据的一致性。例如,如果两个用户同时尝试修改同一行数据,锁机制就会阻止其中一个用户的操作,并让其等待另一个用户完成操作后再进行。这样,就可以避免数据的意外损坏或丢失。

而MVCC则像是每个球员在比赛中的计分器,记录每个球员的得分和犯规情况。在MySQL中,MVCC记录每个事务对数据的修改历史,并根据不同的隔离级别为每个事务提供独立的快照,以避免数据读写冲突。在可重复读隔离级别下,MVCC可以让每个事务单独看到自己的数据版本,而不受其他事务的干扰。这样就避免了数据的不一致性问题,同时也提高了并发访问性能。

当锁机制和MVCC相结合时,则相当于一场高水平篮球比赛。裁判和计分员共同协作,保证比赛的公平性和数据的完整性,让每个球员都能尽情发挥自己的实力。在数据库中,锁机制和MVCC的协作也能够让多个用户同时高效地访问共享数据,提高数据库系统的并发访问能力和稳定性。

MySQL的锁机制和MVCC是两种底层技术,它们共同实现了数据库的隔离级别,并保证了数据的一致性和完整性。正如篮球比赛一样,只有裁判和计分员的协作才能让比赛更加公平、有序,而锁机制和MVCC的协作也是数据库系统可靠性和高效性的重要保障。

📝 1.锁机制

MySQL的锁机制是在存储引擎层实现的,存储引擎根据隔离级别的不同,在数据读取和写入时加锁,保证并发访问时数据的一致性。具体来说,MySQL的可重复读隔离级别是通过实现多版本并发控制(MVCC)来实现的,读取数据时基于快照读,写入数据时先将要更改的数据行复制一份,在副本上进行修改,这样就避免了读写冲突。

📝 2.多版本并发控制(MVCC)

MVCC是一种并发控制方式,它为每个事务(transaction)维护多个版本的数据,在可重复读隔离级别下,每个事务读取的都是自己的快照,不会受到其他事务的影响,从而实现了事务之间的隔离性。MVCC主要包括版本生成、版本维护和版本回收三个过程,其中版本回收是通过在后台清理不再需要的版本来释放存储空间,避免了版本数据的无限增长。


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