MYSQL实战四十五讲总结笔记_03、事务隔离

前言：整理归纳，个人温习之用，请支持正版极客时间

1、何谓事务？

*事务就是要保证一组数据库操作，要么全部成功，要么全部失败。在 MySQL 中，事务支持是在引擎层实现的。MySQL 是一个支持多引擎的系统，但并不是所有的引擎都支持事务。比如 MySQL 原生的 MyISAM 引擎就不支持事务，这也是 MyISAM 被 InnoDB 取代的重要原因之一

 

*ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability，即原子性、一致性、隔离性、持久性）

原子性（Atomicity） 事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

一致性（Consistency） 事务前后数据的完整性必须保持一致。 

隔离性（Isolation） 多个用户并发访问数据库时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作数据所干扰，多个并发事务之间要相互隔离。 

持久性（Durability） 一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

 

2、隔离性与隔离级别

*当数据库上有多个事务同时执行的时候，就可能出现脏读（dirty read）、不可重复读（non-repeatable read）、幻读（phantom read）的问题

• 脏读：当数据库中一个事务A正在修改一个数据但是还未提交或者回滚，另一个事务B 来读取了修改后的内容并且使用了，之后事务A提交了。 此情况仅会发生在： 读未提交的隔离级别

• 不可重复读（虚读）：在一个事务A中多次操作数据，在事务A操作过程中(未最终提交)，事务B也做了处理，并且该值发生了改变，这时候就会导致A在事务操作的时候，发现数据与第一次不一样了。 此情况仅会发生在：读未提交、读提交的隔离级别

• 幻读：第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。 此情况会回发生在：读未提交、读提交、可重复读的隔离级别。 解决幻读的方法是增加范围锁RangeS，锁定检索范围为只读。

 

*SQL 标准的事务隔离级别包括：读未提交（read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（serializable ）。

• 读未提交：一个事务还没提交时，它做的变更就能被别的事务看到
• 读提交：一个事务提交之后，它做的变更才会被其他事务看到
• 可重复读：一个事务执行过程中看到的数据，总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。当然在可重复读隔离级别下，未提交变更对其他事务也是不可见的
• 串行化：顾名思义是对于同一行记录，“写”会加“写锁”，“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完成，才能继续执行。

Ps： 隔离级别越高，数据越安全，但性能越低。

 

*例子

mysql> create table T(c int) engine=InnoDB;
insert into T(c) values(1);

 

• “读未提交”： V1 的值就是 2。这时候事务 B 虽然还没有提交，但是结果已经被 A 看到了，V2、V3 也都是 2
• “读提交”： V1 是 1，V2 的值是 2。事务 B 的更新在提交后才能被 A 看到， V3 的值也是 2
• “可重复读”： V1、V2 是 1，V3 是 2。之所以 V2 还是 1，遵循的就是这个要求：事务在执行期间看到的数据前后必须是一致的
• “串行化”：在事务 B 执行“将 1 改成 2”的时候，会被锁住。直到事务 A 提交后，事务 B 才可以继续执行。所以从 A 的角度看， V1、V2 值是 1，V3 的值是 2。

 

*如何实现？（ 此处视图是 InnoDB的一致性视图，而不是虚拟表）

• “读提交”隔离级别下，这个 视图是在每个 SQL 语句开始执行的时候创建的。
• “读未提交”隔离级别下直接返回记录上的最新值， 没有视图概念
• “可重复读”隔离级别下，这个 视图是在事务启动时创建的，整个事务存在期间都用这个视图（静态，不受其它事物更新的影响）
• “串行化”隔离级别下直接用 加锁的方式来避免并行访问

 

*通过设置启动参数 transaction-isolation配置隔离级别，用 show variables 来查看当前的值

mysql> show variables like 'transaction_isolation';

+-----------------------+----------------+

| Variable_name | Value |

+-----------------------+----------------+

| transaction_isolation | READ-COMMITTED |

+-----------------------+----------------+

 

3、事务隔离的实现

*在 MySQL 中，实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。记录上的最新值，通过回滚操作，都可以得到前一个状态的值。

假设一个值从 1 被按顺序改成了 2、3、4，在回滚日志里面就会有类似下面的记录。

当前值是 4，但是在查询这条记录的时候，不同时刻启动的事务会有不同的 read-view。

如图中看到的，在视图 A、B、C 里面，这一个记录的值分别是 1、2、4，同一条记录在系统中可以存在多个版本，就是数据库的多版本并发控制（MVCC）。

对于 read-view A，要得到 1，就必须将当前值依次执行图中所有的回滚操作得到。即使现在有另外一个事务正在将 4 改成 5，这个事务跟 read-view A、B、C 对应的事务是不会冲突的。

回滚日志不可能一直保留，当没有事务再需要用到这些回滚日志时，回滚日志会被删除。也就是当系统里没有比这个回滚日志更早的 read-view 的时候（不是很理解啊）

来自评论区作者回复： 一个查询事务开启以后，在这个时刻之后，事务提交/回滚之前，所有更新产生的undo log都不能被删除

 

*为何不建议使用长事务？

长事务意味着系统里面会存在很老的事务视图。由于这些事务随时可能访问数据库里面的任何数据，所以这个事务提交之前，数据库里面它可能用到的回滚记录都必须保留，这就会导致大量占用存储空间。在 MySQL 5.5 及以前的版本，回滚日志是跟数据字典一起放在 ibdata 文件里的，即使长事务最终提交，回滚段被清理，文件也不会变小。

除了对回滚段的影响，长事务还占用锁资源，也可能拖垮整个库。

 

4、事务的启动方式

• 显式启动事务语句， begin 或 start transaction。配套的提交语句是 commit，回滚语句是 rollback
• set autocommit=0，这个命令会将这个线程的自动提交关掉。意味着如果你只执行一个 select 语句，这个事务就启动了，而且并不会自动提交。这个事务持续存在直到你主动执行 commit 或 rollback 语句，或者断开连接。

 

*有些客户端连接框架会默认连接成功后先执行一个 set autocommit=0 的命令。这就导致接下来的查询都在事务中，如果是长连接，就导致了意外的长事务。因此建议使用 set autocommit=1, 通过显式语句的方式来启动事务。

 

*建议使用第一种，如果考虑多一次交互问题（对于一个需要频繁使用事务的业务，第二种方式每个事务在开始时都不需要主动执行一次 “begin”，减少了语句的交互次数），可以使用commit work and chain语法。

 

*在 autocommit 为 1 的情况下，用 begin 显式启动的事务，如果执行 commit 则提交事务。如果执行 commit work and chain，则是提交事务并自动启动下一个事务，这样也省去了再次执行 begin 语句的开销。

 

*可以在 information_schema 库的 innodb_trx 这个表中查询长事务，比如下面这个语句，用于查找持续时间超过 60s 的事务。

select * from information_schema.innodb_trx where TIME_TO_SEC(timediff(now(),trx_started))>60

 

5、总结

*系统里面应该避免长事务，如果你是业务开发负责人同时也是数据库负责人，你会有什么方案来避免出现或者处理这种情况呢？（答案来自下一节作者回复）

• 首先，从应用开发端来看：确认是否使用了 set autocommit=0。这个确认工作可以在测试环境中开展，把 MySQL 的 general_log 开起来，然后随便跑一个业务逻辑，通过 general_log 的日志来确认。一般框架如果会设置这个值，也就会提供参数来控制行为，你的目标就是把它改成 1。确认是否有不必要的只读事务。有些框架会习惯不管什么语句先用 begin/commit 框起来。我见过有些业务并没有这个需要，但是也把好几个 select 语句放到了事务中。这种只读事务可以去掉。业务连接数据库的时候，根据业务本身的预估，通过 SET MAX_EXECUTION_TIME 命令，来控制每个语句执行的最长时间，避免单个语句意外执行太长时间。（为什么会意外？在后续的文章中会提到这类案例）
• 其次，从数据库端来看：监控 information_schema.Innodb_trx 表，设置长事务阈值，超过就报警 / 或者 kill；Percona 的 pt-kill 这个工具不错，推荐使用；在业务功能测试阶段要求输出所有的 general_log，分析日志行为提前发现问题；如果使用的是 MySQL 5.6 或者更新版本，把 innodb_undo_tablespaces 设置成 2（或更大的值）。如果真的出现大事务导致回滚段过大，这样设置后清理起来更方便。

 

*MySQL中undo的内容会被记录到redo中。比如一个事务在执行到一半的时候实例崩溃了，在恢复的时候先恢复redo，再根据redo构造undo回滚宕机前没有提交的事务。