MySQL学习之事务与并发控制

事务

  1. 概念

    一个事务可以理解为一组操作,这一组操作要么全部执行,要么全部不执行。

  2. 特性

    1. 原子性

      一个事务是一个独立的原子单元,一个事务内所有的操作,要么全部执行,要么全部不执行。关注的是一组操作的执行结果(全部成功or全部失败)。是通过undo log实现的。

    2. 一致性

      看了网上很多博客对一致性的讲解,总觉得没有说到点子上,我就从我的个人角度来说说对一致性的理解:

      一个事务使得数据库从一个状态A0,转换到另一个状态A1。相邻的两个状态转换之间,只能有一个事务起作用。如果当前状态A0转换到下一个状态A1,之间包括了2个事务,则说明有一个事务的effect被覆盖了。如事务并发问题中的丢失更新,典型的例子是转账问题,A向B转账,同时C也向B转账,最后会发现A或者C转过去的钱不见了,这种例子随便一搜就有,不赘述。用转账问题来解释一致性,比较好理解,因为钱的总数应该是确定的,比如B本来有1000,A向B转100,C向B转200,那么B账户上最后应该有1300,然而最终我们可能看到是1100或1200,因为有一个人的操作被覆盖掉了。其实这也就是说,B账户的钱,从一个状态,到另一个状态,中间有2个事务起了effect,这样是不对的。事务具有隔离性,数据库的每一个状态,应该都有且仅有一个与之对应的事务在take effect。

    3. 隔离性

      不同的事务之间,应该是不能互相影响的。

      4种隔离级别

      1. Read Uncommit
      2. Read Commit
      3. Repetable Read
      4. Serializable

      RU相当于没有隔离,RC和RR是用MVCC实现(具体是通过undo log 和 read view),Serializable是用锁实现,事务串行执行。

      查看当前的隔离级别

select @@tx_isolation;
-- mysql 8的变量名变为如下的形式
select @@transaction_isolation;

-- 设置隔离级别
set transacation_isolation = '隔离级别名'

数据库隔离级别是一种需求,不同的隔离级别有对应的实现方式。

  1. 持久性

    事务执行成功后(提交后),对数据库的更改是永久性的(即写到磁盘)。是通过redo log + Force Log at Commit机制实现的

  2. 事务并发问题

    1. 丢失更新

      1. 第一类丢失更新

        针对同一行数据,事务A先开始,事务B后开始,事务B提交,随后事务A回滚,则回滚会导致将事务B已提交的修改给覆盖掉。这个问题在现在的数据库软件中已不会产生

      2. 第二类丢失更新

        针对同一行数据,事务A先开始,事务B后开始,事务A提交,随后事务B提交,则事务B将事务A的修改给覆盖掉了

    2. 脏读

      事务A读到了事务B未提交的数据,事务B后回滚,则事务A读到的是脏数据

    3. 不可重复读

      事务A连续2次读一行记录,读取到的是不一样的。这是由于A连续2次读的中间,事务B对这行记录做了更新。

    4. 幻读

      表现为两次读取的数据数量不一致,发现变多了,或者变少了。

      比如我读取age > 10 的学生数据,第一次读发现有10个学生,第二次读发现有20个学生,就好像出现了幻觉一样,同样的查询条件,两次读取发现有学生增加或减少。

  3. 事务命令

    MySQL命令行下默认是autocommit的,即事务会自动提交。要显示开启一个事务,需使用命令BEGINSTART TRANSACTION

    • BEGIN 或 START TRANSACTION 开启事务
    • COMMIT 提交事务
    • ROLLBACK 回滚事务

并发控制

两种并发控制策略

  1. MVCC

    Multi-Version Concurrency Control

    核心理念是快照,InnoDB主要通过undo log 和 read view来实现MVCC。

    **读不加锁,读写不互斥。**读会从多个版本的数据中挑选一个合适的版本返回。写操作会产生一个新的版本。

    每一行的记录,会包含3个隐藏字段:row_id,tx_id,roll_ptr

    其中tx_id表示最近操作该行记录的事务id,roll_ptr则是回滚指针,指向一条undo log记录,即指向该次改动之前的数据

undo log

  • insert undo log

    由insert操作产生,可在事务提交后直接删除。因为insert操作只对当前事务本身可见,其他事务不可见

  • update undo log

    由update/delete产生。是对已有记录的修改,为了提供MVCC机制,该undo log不能在事务提交后就删除,而需要等待purge线程来进行最后的删除

    使用update修改当前行时,首先用X锁锁定,然后将该行当前值复制到undo log,然后再执行修改,最后填写事务id,并使回滚指针指向undo log中修改前的行

read view

用于判断数据可见性的一个数据结构,里面存储了

  • 当前活跃事务的最小id:min_id
  • 当前活跃事务的最大id:max_id
  • 当前活跃事务id list:ids

若读取到的某一行的某个版本tx_id < min_id,则说明此行的该版本在本次事务开启之前就已经提交,故这个数据对本次事务可见。

若读取到的某一行的某个版本tx_id >= max_id,说明此行的该版本在本次事务开启之后才开始进行修改,故这个数据对本次事务不可见。

若读取到的某一行的某个版本tx_id在min_id和max_id之间,则判断此行的tx_id是否在ids内,若是,表明此行的事务还在活跃中,此行数据不可见,否则,说明此行的事务已经提交,此行数据可见

简单来说,若在某一时刻开启了一个事务A,则会记录下事务A开启时,还活跃着的其他事务(记下这些活跃事务的id,保存为一个set,比如叫ids),这些事务按照开始的时间先后,会有从小到大的事务id(tx_id),tx_id小的事务,说明是先开启的,tx_id大的事务,说明是后开启的。若在事务A中,读取到某一行数据,这一行数据的tx_id小于ids中最小的id(min_id),说明这一行数据对应的事务,已提交过了(已不活跃了),这一行数据的修改已经持久化,故该行数据对事务A来说是可见的。若这一行数据的tx_id大于或等于ids中的最大id,说明有一个事务,在事务A开始之后,才开始对这一行数据进行修改,故该行数据对事务A不可见。若这一行数据的tx_id,在min_id和max_id之间,那么就判断这个tx_id是不是在ids中,即对这行数据进行修改的那个事务,还在不在活跃的事务列表中,若在,说明修改这行数据的事务还没提交,这行数据还没持久化,故不可见,反之,说明这行数据的修改已经持久化,故可见。

RC隔离级别下,在一个事务中,每次读取数据都会新建一个ReadView。所以可能会产生不可重复读的问题,因为在两次读之间,有其他事务对数据进行了修改,而两次读时都新建了ReadView,故第二次读的时候,修改后的数据是可见的。

RR隔离级别下,在一个事务中,第一次读取时会新建一个ReadView,后序读取都使用这个ReadView。所以哪怕在两次读之间,有其他事务修改了数据,也不会产生不可重复读的问题。因为第二次读,并没有新建ReadView,而是使用了一开始创建的那个ReadView,所以数据可见性和第一次是一样的。

MVCC中,读操作分为两类:快照读,当前读

  • 快照读(一致性非锁定读)
    读取的时记录的可见版本(可能是历史版本),不加锁。
    当某一行被一个事务A加了X锁时,另一个事务B仍然可以读取该行,只不过读取的是历史版本。
-- 简单select
SELECT * FROM product;
  • 当前读

读取的是记录的最新版本,当前读返回的记录,会加锁,保证了其他并发事务不能修改当前记录

SELECT * FROM product lock in share mode;
SELECT * FROM product for update;
insert ....
update ....
delete ....

LBCC

  1. LCC

    Lock-Based Concurrency Control

    读加读锁,写加写锁。读读不互斥,读写,写写互斥。Serilizable的隔离级别是通过LBCC实现的

作者:抠脚的大灰狼原文地址:https://blog.csdn.net/vcj1009784814/article/details/105232893

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