SQL标准定义了4类隔离级别,包括了一些具体规则,用来限定事务内外的哪些改变是可见的,哪些是不可见的。低级别的隔离级一般支持更高的并发处理,并拥有更低的系统开销。
Read Uncommitted(读取未提交内容)
在该隔离级别,所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用,因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据,也被称之为脏读(Dirty Read)。
Read Committed(读取提交内容)
这是大多数数据库系统的默认隔离级别(但不是MySQL默认的)。它满足了隔离的简单定义:一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读(Nonrepeatable Read),因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit,所以同一select可能返回不同结果。
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。不过理论上,这会导致另一个棘手的问题:幻读 (Phantom Read)。简单的说,幻读指当用户读取某一范围的数据行时,另一个事务又在该范围内插入了新行,当用户再读取该范围的数据行时,会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题。
Serializable(可串行化)
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。
这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现,若读取的是同一个数据的话,就容易发生问题。例如:
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RollBack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):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):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。
在MySQL中,实现了这四种隔离级别,分别有可能产生问题如下所示:
下面,将利用MySQL的客户端程序,分别测试几种隔离级别。测试数据库为test,表为tx;表结构:
id | int |
num |
int |
两个命令行客户端分别为A,B;不断改变A的隔离级别,在B端修改数据。
(一)、将A的隔离级别设置为read uncommitted(未提交读)
在B未更新数据之前:
B更新数据:
客户端B:
客户端A:
经过上面的实验可以得出结论,事务B更新了一条记录,但是没有提交,此时事务A可以查询出未提交记录。造成脏读现象。未提交读是最低的隔离级别。
(二)、将客户端A的事务隔离级别设置为read committed(已提交读)
在B未更新数据之前:
客户端A:B更新数据:
客户端B:
客户端A:
经过上面的实验可以得出结论,已提交读隔离级别解决了脏读的问题,但是出现了不可重复读的问题,即事务A在两次查询的数据不一致,因为在两次查询之间事务B更新了一条数据。已提交读只允许读取已提交的记录,但不要求可重复读。
(三)、将A的隔离级别设置为repeatable read(可重复读)
在B未更新数据之前:
B更新数据:
客户端B:
客户端A:
B插入数据:
客户端B:
客户端A:
由以上的实验可以得出结论,可重复读隔离级别只允许读取已提交记录,而且在一个事务两次读取一个记录期间,其他事务部的更新该记录。但该事务不要求与其他事务可串行化。例如,当一个事务可以找到由一个已提交事务更新的记录,但是可能产生幻读问题(注意是可能,因为数据库对隔离级别的实现有所差别)。像以上的实验,就没有出现数据幻读的问题。
(四)、将A的隔离级别设置为 可串行化 (Serializable)
A端打开事务,B端插入一条记录
事务A端:
事务B端:
因为此时事务A的隔离级别设置为serializable,开始事务后,并没有提交,所以事务B只能等待。
事务A提交事务:
事务A端
事务B端
serializable完全锁定字段,若一个事务来查询同一份数据就必须等待,直到前一个事务完成并解除锁定为止 。是完整的隔离级别,会锁定对应的数据表格,因而会有效率的问题。
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1.1 什么是MVCC
MVCC是一种多版本并发控制机制。
1.2 MVCC是为了解决什么问题?
1.3 MVCC实现
MVCC是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的. 不同存储引擎的MVCC. 不同存储引擎的MVCC实现是不同的,典型的有乐观并发控制和悲观并发控制.
下面,我们通过InnoDB的MVCC实现来分析MVCC使怎样进行并发控制的.
InnoDB的MVCC,是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的,这两个列,分别保存了这个行的创建时间,一个保存的是行的删除时间。这里存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号(可以理解为事务的ID),没开始一个新的事务,系统版本号就会自动递增,事务开始时刻的系统版本号会作为事务的ID.下面看一下在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC具体是如何操作的.
create table yang(
id int primary key auto_increment,
name varchar(20));
假设系统的版本号从1开始.
INSERT
InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为版本号.
第一个事务ID为1;
start transaction;
insert into yang values(NULL,'yang') ;
insert into yang values(NULL,'long');
insert into yang values(NULL,'fei');
commit;
对应在数据中的表如下(后面两列是隐藏列,我们通过查询语句并看不到)
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | undefined |
2 | long | 1 | undefined |
3 | fei | 1 | undefined |
SELECT
InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:
a.InnoDB只会查找版本早于当前事务版本的数据行(也就是,行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号),这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的.
b.行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号,这可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除.
只有a,b同时满足的记录,才能返回作为查询结果.
DELETE
InnoDB会为删除的每一行保存当前系统的版本号(事务的ID)作为删除标识.
看下面的具体例子分析:
第二个事务,ID为2;
start transaction;
select * from yang; //(1)
select * from yang; //(2)
commit;
假设1
假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),这时,有另一个事务ID为3往这个表里插入了一条数据;
第三个事务ID为3;
start transaction;
insert into yang values(NULL,'tian');
commit;
这时表中的数据如下:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | undefined |
2 | long | 1 | undefined |
3 | fei | 1 | undefined |
4 | tian | 3 | undefined |
然后接着执行事务2中的(2),由于id=4的数据的创建时间(事务ID为3),执行当前事务的ID为2,而InnoDB只会查找事务ID小于等于当前事务ID的数据行,所以id=4的数据行并不会在执行事务2中的(2)被检索出来,在事务2中的两条select 语句检索出来的数据都只会下表:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | undefined |
2 | long | 1 | undefined |
3 | fei | 1 | undefined |
假设2
假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),假设事务执行完事务3后,接着又执行了事务4;
第四个事务:
start transaction;
delete from yang where id=1;
commit;
此时数据库中的表如下:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | 4 |
2 | long | 1 | undefined |
3 | fei | 1 | undefined |
4 | tian | 3 | undefined |
接着执行事务ID为2的事务(2),根据SELECT 检索条件可以知道,它会检索创建时间(创建事务的ID)小于当前事务ID的行和删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的行,而id=4的行上面已经说过,而id=1的行由于删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的ID,所以事务2的(2)select * from yang也会把id=1的数据检索出来.所以,事务2中的两条select 语句检索出来的数据都如下:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | 4 |
2 | long | 1 | undefined |
3 | fei | 1 | undefined |
UPDATE
InnoDB执行UPDATE,实际上是新插入了一行记录,并保存其创建时间为当前事务的ID,同时保存当前事务ID到要UPDATE的行的删除时间.
假设3
假设在执行完事务2的(1)后又执行,其它用户执行了事务3,4,这时,又有一个用户对这张表执行了UPDATE操作:
第5个事务:
start transaction;
update yang set name='Long' where id=2;
commit;
根据update的更新原则:会生成新的一行,并在原来要修改的列的删除时间列上添加本事务ID,得到表如下:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | 4 |
2 | long | 1 | 5 |
3 | fei | 1 | undefined |
4 | tian | 3 | undefined |
2 | Long | 5 | undefined |
继续执行事务2的(2),根据select 语句的检索条件,得到下表:
id | name | 创建时间(事务ID) | 删除时间(事务ID) |
---|---|---|---|
1 | yang | 1 | 4 |
2 | long | 1 | 5 |
3 | fei | 1 | undefined |
还是和事务2中(1)select 得到相同的结果.