Mysql原理与调优-事务与MVCC

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云数据库 RDS MySQL,高可用系列 2核4GB
简介: 【8月更文挑战第19天】

1.事务

1.1 什么是事务

1.2 事务隔离级别

1.2.1 事务并发执行可能出现的问题

1.2.2 隔离级别

1.2.3 如何查看和设置事务的隔离级别

1.2.3 快照读和当前读

2.MVCC

2.1 版本链机制

2.2 Read View

2.2.1 Read View读取事务的原则

2.4 Read Committed级别查询

2.5 Repeatable Read级别查询

2.6 MVCC是否能解决幻读问题

1.事务
1.1 什么是事务
事务其实就是对Mysql的一系列操作,它要求满足4个性质,分别是A(原子性)、C(一致性)、I(隔离性)、D(持久性)。接下来我们来分别介绍一下这4个性质的含义。

原子性
原子性,表示对于事务里面的操作是一个整体,要么同时成功,要么同时失败。比如A给B转账,A减少50,B加50,这一操作是一个整体。由redo log和undo log共同保证。

持久性
持久性,表示的事务一旦提交,便会持久化到磁盘中。这一操作由redo log保证。

隔离性
隔离性,表示不同的事务之间是不相互影响的。快照读和写操作的隔离性由MVCC保证,当前读和的写操作,写操作和写操作的隔离性由Mysql的锁机制保证。

一致性
一致性,一致性分为数据一致性和约束一致性。我的立即其实就是符合客观事实,比如A给B转账,A减少50,B加50,但是总的金额是未改变的,这是否符合客观事实的。只有满足原子性、持久、隔离性才能保证一致性。

1.2 事务隔离级别
1.2.1 事务并发执行可能出现的问题
假设的现在有两个事务,事务A和事务B并发操作。

脏写
脏写,事务A更改了事务B的还未提交的数据。

脏读
脏读,事务A读取到事务B还未提交的数据。

不可重复读
不可重复读,在同一个事务A里面,同时读取某行数据,前后值不一样。原因是,在此过程中,事务B对该行数据进行修改,并且提交。

幻读
幻读,在同一个事务A里面,同时读取某个范围的数据,前后行数不一样。原因是,在此过程中,事务B插入了记录,并且提交。

1.2.2 隔离级别
Mysql的隔离级别,分为4个,读未提交(READ UNCOMMITTED)、读已提交(READ COMMITTED),可重复读(REPEATABLE READ)、串行化(SERIALIZABLE)。

注意:对于Mysql而言,RR级别,也可以解决,快照读的幻读问题。

1.2.3 如何查看和设置事务的隔离级别
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation'; //查看事务隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE; //设置事务个几把
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;//设置当前会话的事务隔离级别
1.2.3 快照读和当前读
前面说过,事务的隔离性,主要是通过,MVCC和加锁来保证的。那什么时候是采用MVCC机制,设么时候采用加锁呢?就需要了解快照度和当前读的概念。

当前读:要求读取到的一定是当前数据库里面最新的内容,如果结合CAP理论来看,其实就是保证一致性。在Mysql里面,通过select from table lock in share mode 或者 select from table for update这两种查询为当前读。

快照读: 读取的是读请求时的快照数据,在读操作者一过程中,其他事务可能对改数据进行修改,所以读取到的可能是老数据,如果结合CAP理论来看,其实就是保证可用性。在Mysql里面,通过普通的select就是快照读。

快照读在mysql中的对于隔离级别的处理,其实是相当于DML操作的。所以快照读和DML操作采用MVCC来保证隔离性。当前读和DML采用加锁来保证隔离性。

2.MVCC
2.1 版本链机制
前面讲Mysql行记录的时候,曾经说过,每条记录的会有三个隐藏列,分别是row_id,tx_id,roll_pointer。每次更新,都会在undo log里面放一条旧的数据,通过roll_pointer连接成一个版本链。其中tx_id是一个递增的。

2.2 Read View
MVCC主要是保证快照读和DML语句的隔离性。它每次读取主要读取到的其实是发送select命令时的快照。所以MVCC在每次读取的时候,会生成一个Read View,里面主要包含3个部分:

字段 说明
m_ids 所有活跃的事务id
min_trx_id 活跃的事务最小id
max_trx_id 活跃的事务最大id加1
creator_trx_id 创建的当前快照的事务id
2.2.1 Read View读取事务的原则
假设当前需要被读取事务的tx_id为data_tx_id。

1.如果data_tx_id小于Read view的活跃事务最小id,表示修改这条记录的事务已经提交,可以读取。

2.如果data_tx_id等于Read view的creator_trx_id,表示这条数据是生成Read View的事务创建的,能够读取,所以在同一个事务里面,后面的select能够读取到该事务前面创建的数据。

3.如果data_tx_id大于等于活跃的事务最大id加1,表示在创建这个Read View的时候,该事务还未到达,所以不能提交。

4.如果data_tx_id在该Read View的m_ids里面,便表示生产该Read View的时候,修改data的事务还未提交,不能被访问。

综上,通过Read View机制,每个事务只能读取到当前事务修改的数据或者在当前select请求到达前并且事务已经提交的修改的数据。

2.4 Read Committed级别查询
原则:Read Committed每次查询都会生成一个Read View。因为,通过Read View每个事务只能读取到当前事务修改的数据或者在当前select请求到达前并且事务已经提交的修改的数据。所以的Read View一定读取到的是已经提交过后的事务,满足读已提交。

但是,因为在这个隔离级别下,每次读取会生成一个Read View,比如上面这个例子。

1.事务A在第一次select的时候,此时事务B还为提交,所以当前活跃事务id为[8,9],所以select到的内容为A。

2.在中间事务B更新数据为B并且提交。

3.事务A再次select,会为此生成一个新的Read View,里面m_ids为[8],表示只有A事务还在活跃,此时就能读取的内容为B。

可以看出,这种情况下,读取到的永远是已经提交的事务修改的数据,但是可能会出现不可重复读的问题。

2.5 Repeatable Read级别查询
原则:Read Committed只有在第一次查询的时候会生产一个Read View,后面都会共用这个Read View。所以在查询过程中,不管中途是否有其他事务修改数据并且修改,只要事务id比生产Read View的事务id大,便不能读取。

对于上面这个例子:

1.事务A在第一次select的时候,此时事务B还为提交,所以当前活跃事务id为[8,9],所以select到的内容为A。

2.在中间事务B更新数据为B并且提交。

3.事务A再次select,Read View不变,里面m_ids为[8,9],此时就能读取的内容为A。

可以看出,在这种情况下,只会共用一次Read View。所以在Repeatable Read级别下,只能读取事务id小于等于生成Read View的事务id的事务修改或者插入的数据。能够解决不可重复读问题。

2.6 MVCC是否能解决幻读问题
在Repeatable Read情况下,MVCC在多次查询,会共用一个Read View,所以在此情况下,MVCC只能读取到事务id等于生成Read View的事务id的事务修改或者插入的数据。由此可以看出,MVCC也能解决幻读问题,但是有种特殊情况。

可以看出,在事务A读取的过程中,事务B插入一条数据后提交,事务A刚好去更新了这条数据,会更改修改该条数据的事务id为事务A的id,所以事务A再次读取能够读取到该数据,会出现幻读问题。这种情况,可以通过后面的加锁来解决。

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