[大数据]简单谈谈MySQL的事务

简单谈谈MySQL的事务

事务的基本特性和隔离级别

基本特性 ACID

事务的基本特性就是ACID

ACID，是指数据库管理系统（DBMS）在写入或更新资料的过程中，为保证事务（transaction）是正确可靠的，所必须具备的四个特性：

• 原子性（atomicity，[?t??m?s?ti]，或称不可分割性）
  • 一个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节
• 一致性（consistency，[k?n?s?st?nsi]）
  • 在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏
• 隔离性（isolation，[a?s??le??n]，又称独立性）
  • 一个事务的修改在最终提交前，对其他事务是不可见的
  • 数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以**防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致 **
    • 事务隔离分为4个不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）
• 持久性（durability，[dj??r??b?l?ti]）
  • 事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失

我们需要根据事务的原子性、隔离性和持久性来保证数据的一致性

那么多个事务访问同一个资源时，如何保证资源的可见性呢，这里需要谈到隔离级别了

4个隔离级别

• read uncommit ：读未提交也叫做脏读，可能会读到其他事务未提交的数据
  • A向B转账，B本来有300，如果收了200就为500了，但是有可能事务会出现异常则修改失败应该回滚为300，可是此时另一个事务读取B的余额为500的脏数据，这就是脏读
• read commit ：读已提交也叫做不可重复读，两次读取结果不一致，oracle的默认级别
  • 不可重复读解决了脏读的问题，他只会读取已经提交的事务
  • 用户开启事务读取id=1的用户，查询到age=10，其他事务修改并提交了之后，再次读取发现结果=20
  • 在同一个事务里同一个查询读取到不同的结果叫做不可重复读
• repeatable read ：可重复读，这是mysql的默认级别，就是每次读取结果都一样
  • 但是有可能产生幻读，使用间隙锁解决
• serializable ：串行，一般不使用。给每一行读取的数据加锁， 会导致大量超时和锁竞争的问题

隔离级别中可能出现的问题

• 脏读(Drity Read)：可以给数据上写锁，让其他事务不能并发读和并发写，解决了脏数据的问题
  • 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。
• 不可重复读(Non-repeatable read)：可以给数据上读锁，让其他事务可以并发读，但是不能写，解决了读取结果不一致的问题
  • 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插入了一个事务更新的原有的数据。
• 幻读(Phantom Read)：使用间隙锁解决幻读问题（for update）
  • 在一次事务里面，多次查询之后，结果集的个数不一致的情况叫做幻读。而多或者少的那一行被叫做幻行
  • 例如事务1查询到3条记录但是不commit提交，事务2insert后就commit提交了，事务1再查询还是3条，但是执行全表update时却更新了4条，在更新完后再查询select，发现查询出来了4条数据，那么这就是产生了幻读，多出来的那条数据就是幻行
    • 因为select是快照读，而update是当前读
    • 如果加上锁之后，别的事务无法操作数据，也就不会出现幻读问题了
    • 间隙锁本质上是用于阻止其他事务在该间隙内插入新记录，而自身事务是允许在该间隙内插入数据的

ACID是靠什么保证的

• 原子性由undo log日志保证，它记录了需要回滚的日志信息，事务回滚时撤销已经执行成功的sql

• 一致性由其他三大特性保证，程序代码要保证业务层面上的数据一致性

• 隔离性由MVCC来保证

• 持久性由内存、redo log来保证，mysql修改数据同时在内存和redo log记录这次操作，宕机的时候可以从redo log恢复

  • redo log的刷盘会在系统空闲时进行

  • 将新数据写入内存，然后对InnoDB的redo log写盘，redolog中事务进入prepare状态

    如果前面prepare成功，bin log写盘，将事务日志持久化到bin log

    如果持久化成功，那么在redo log里面写一个commit 记录，表示InnoDB事务进入commit状态

  • 如果redolog写入完，变为prepare状态，可是断电了，没来得及写入bin log的话，在重新开启后会抛弃已经prepare的事务（因为它没有完成提交，所以不作数）

在innodb中有两个日志，undo log和redo log

在mysql server中有一个叫bin log的日志，也和事务有关

事务的成功不仅要在bin log中留下记录，而且也在redo log中写入commit提交状态的记录，表示事务已经完成提交

什么是MVCC

MVCC，全称 Multi-Version Concurrency Control ，即多版本并发控制

读取数据时通过一种类似快照的方式将数据保存下来，这样读锁就和写锁不冲突了，不同的事务session会看到自己特定版本的数据——版本链

MVCC 是一种并发控制的方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存

MVCC 在 MySQL InnoDB 中的实现主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁，非阻塞并发读

MVCC只在RC和RR两钟隔离级别下工作，即read commit不可重复读和repeatable read可重复读

脏读每次读的都是最新的数据，不符合

串行会给所有读取的行都加锁，也不符合

一般我们认为MVCC有下面几个特点：

• 每行数据都存在一个版本，每次事务更新数据时都更新该版本号
• 修改时Copy出当前版本随意修改，和事务之间无干扰
• 保存时比较版本号，如果成功（commit），则覆盖原记录；失败则放弃copy（rollback）

在InnoDB中，会在每行数据后添加两个额外的隐藏的字段来实现MVCC ，一条记录除了包括各个字段值，还包括了当前事务id（trx_id）和一个回滚指针（roll_pointer）。

• trx_id：生成这条记录（update/delete）的事务id
• roll_pointer：指向了undo_log中保存着的原来的记录，根据一条条的记录中的回滚指针从而构成版本链

注：一个事务的事务id在第一次insert/delete/update时生成

readview是什么

其实Read View的最大作用是用来做可见性判断的

也就是说当某个事务在执行快照读的时候，对该记录创建一个Read View的视图，把它当作条件去判断当前事务能够看到哪个版本的数据

有可能读取到的是最新的数据，也有可能读取的是当前行记录的undolog中某个版本的数据

事务开启后会创建readview，用于维护当前活动的事务的id（活动=未提交的事务），并排序生成一个数组

readview中存储了当前Read View中最大的ID及最小的ID

之前提到了在数据的隐藏列中trx_id用于储存了事务id（获取的是最大的那个id，即最新的id），在读取数据时，会拿到这个事务id去和readview中的比对

• up_limit_id是当时活跃事务列表的最小事务id

  • 如果row的db_trx_id<up_limit_id，说明这些数据在事务创建id的时都已经提交，如注释中的描述，这些数据均可见
  • 小于 可见

• ow_limit_id是当时活跃事务的最大事务id

  • 如果读到row的db_trx_id>=low_limit_id，说明这些id在此之前的数据都没有提交，如注释中的描述，这些数据都不可见
  • 大于等于 不可见

MVCC是如何实现不可重复读和可重复读的

读已提交（不可重复读）隔离级别下的事务在查询的开始会创建一个独立的readview

可重复读隔离级别下的事务在第一次读的时候生成一个readview，之后的读都是复用的这个readview

即：通过不同的readview生成策略来实现不同的隔离级别

mysql的原子性和持久性是如何实现的

原子性：

• 根据回滚指针roll_pointer指向的undolog中的上一条记录进行回滚

持久性：

• 将新数据写入内存，然后对InnoDB的redo log写盘，redolog中事务进入prepare状态
• 如果前面prepare成功，bin log写盘，将事务日志持久化到bin log
  • 如果持久化成功，那么在redo log里面写一个commit 记录，表示InnoDB事务进入commit状态
  • 如果持久化失败（断电了），如果redolog写入完，变为prepare状态，可是断电了，没来得及写入bin log的话，在重新开启后会抛弃已经prepare的事务（因为它没有完成提交，所以不作数）

当前读、快照读，到底读的是什么

当前读：读取的是数据的最新版本，总是能读取到最新的数据

快照读：读取的是历史版本的快照记录

为什么mysql中会有历史版本的记录呢？

原子性由undo log日志保证，它记录了需要回滚的日志信息，有时候可能会需要回滚，所以才将其记录了下来

在mysql默认的RR不可重复读隔离级别中，select读是快照读，读取的是历史版本的快照记录

而上锁或对表的操作是当前读

lock in share mode

for update

update

insert

delete

共享锁、排他锁

• 共享锁：

  • 简称S锁，其他线程可以继续获取共享锁
  • 用IN SHARE MODE获得共享锁，主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作

• 排他锁：

  • 简称X锁，只允许获取一次，不容许其他线程获取独占锁。
  • 所以像select for update就会独占线程锁死这行
  • 但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作，则很有可能造成死锁，对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用FOR UPDATE方式获得排他锁
  • 使用排它锁的事务不进行commit的话，别的事务是无法对被锁住的事务进行操作的

• delete：

  • X锁

• insert：

  • 一般不加锁，隐式锁

• update：

  • 不更新主键的情况下：
    • X锁：就地更新
  • 更新主键的情况下：
    • X锁：更新主键的情况下，先执行delete操作，（隐式锁）再执行insert操作

# 共享锁（S）：
SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

# 排他锁（X)：
SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

关于mysql锁其实还有很多，可以查看一下这个博客
https://www.cnblogs.com/zhuwenjoyce/p/15060318.html