MySQL高级三: 事务、 MVCC

事务
MVCC 多版本并发控制

事务

概述

数据库事务(transcation)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列,是一个不可分割的工作单位。事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。

在MySQL中，只有InnoDB引擎支持支持事务功能。

事务处理可以用来保护数据库的完整性，保证成批的SQL语句 要么都执行，要么都不执行。

事务用来管理 insert,update,delete 语句

事务特性

一般事务必须满足4个条件（ACID）

原子性（Atomicity，或称不可分割性）
一致性（Consistency）
隔离性（Isolation，又称独立性）
持久性（Durability）

原子性
一个事务中的所有操作，要么都完成，要么都失败，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会回滚（rollback）到事务开始前的状态。

持久性
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。

隔离性
数据库允许多个并发事务同时对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。事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted），读已提交（read committed），可重复读（repeatable read），串行化（Serializable）。

一致性
在事务开始之前和结束之后，数据库的完整性没有被破坏。
比如转账，不能A向B转了100，扣了A的钱但没有到B的账户上，结果应该是我们所预期的，原子性，持久性，隔离性都是为了保证数据库状态的一致性。

事务设置

默认情况下，MySQL启用自动提交模式（变量autocommit 为 on）。也就是只要执行了DML操作的语句，MySQL会立即隐式提交事务。

autocommit 分为会话系统变量与全局系统变量
查询的时候，最好区别是会话系统变量还是全局系统变量。

MySQL事务处理主要有两种方法：

1、用begin,rollback,commit 来实现

begin / start transcation 开始事务
rollback 回滚
commit 确认提交

2、用SET改变 MySQL的自动提交模式（0–不自动 1–自动）

SET SESSION / GLOBAL autocommit=0; 禁止自动提交
SET SESSION / GLOBAL autocommit=1; 开启自动提交

查看 autocommit 模式

SHOW SESSION / GLOBAL VARIABLES LIKE 'autocommit';

并发事务处理带来的问题

当两个或多个事务选择同一行，基于最初选定的值进行更新操作时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题，即最后的更新并覆盖了前一个程序员所作的更改。

假设有两个事务A和B ，同时并发。
（1）脏读
脏读就是读到了垃圾数据，A事务读取到B事务未提交的数据

事务B更新年龄为18，但未提交
事务A读取到数据库中未提交的18
事务B发生了回滚

（2）不可重复读
在事务A中先后两次读取同一条数据，两次读取的结果不一致，这种现象称为不可重复读。

脏读与不可重复读的区别
脏读读到的是其他事务未提交的数据。
不可重复读读到的是其他事务已提交的数据。

隔离级别

查看隔离级别

SELECT @@global.transaction_isolation,@@transaction_isolation;

设置隔离级别

-- 设置一次会话的隔离级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别

-- 设置全局的隔离级别
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别

四种隔离级别

读未提交(read uncommitted)：A事务可以读取到B事务未提交的数据。这会带来脏读，幻读，不可重复读问题
读已提交(read committed)：A事务只能读取B事务已经提交的修改。避免了脏读，但是依旧存在不可重复读和幻读问题。
可重复读(repeatable read)：MySQL 默认隔离级别,同一个事务中多次读取相同的数据返回的结果是一样的。避免了脏读和不可重复读问题，但是幻读依然存在。
串行化(serializable)：事务串行执行(一次只允许一个事务进行操作),避免了以上所有问题,是最安全的,但是效率最低

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交(read uncommitted)	可能	可能	可能
读已提交(read committed)	不可能	可能	可能
可重复读(repeatable read )	不可能	不可能	对InnoDB不可能
串行化(serializable)	不可能	不可能	不可能

MVCC 多版本并发控制

概述

MVCC( Multi-Version Concurrent Control )是MySQL配合 Undo log、版本链、替代锁，让不同事务的读–写、写–读操作可以并发执行，从而提升系统性能。

一般在使用读已提交、可重复读隔离级别的事务中实现。
写–写操作互斥，mysql中支持行级锁，不允许多个事务对同一行数据进行操作

基本原理

对于使用InnoDB存储引擎的表来说，它的聚簇索引记录中都包含两个必要的隐藏列。

trx_id :每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把对应的事务id赋给trx_id隐藏列
roll_pointer :每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo log中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过roll_pointer来找到该记录前修改的信息。

基本特征

每行数据都存在一个版本，每次数据更新时都更新该版本。
修改时copy出当前版本，随意修改，各个事务之间无干扰。
保存时比较版本号，成功（commit）就覆盖原记录，失败就放弃copy（rollback）。

假设插入该记录的事务 id 为 80，那么此刻该条记录的示意图如下所示：

假设之后两个 id 分别为 100、200 的事务对这条记录进行 UPDATE 操作，操作流程如下：

每次对记录进行改动,都会记录一条Undo log,每条Undo log 也都有一个roll_pointer属性 (insert操作对应的Undo log没有该属性,因为该记录并没有更早的版本),可以将这些Undo log 都连起来,串成一个链表,情况如下:

对该记录每次更新后,都会将旧值放到一条Undo log 中,就算是该记录的一个旧版本,随着更新次数增多,所有的版本被roll_pointer属性连接成一个链表,这个链表就是版本链。

版本链的头节点就是当前记录最新的值
每个版本中还包含事务id，知道了id就知道是哪个事务对该版本进行的操作。

ReadView

对于使用 READ UNCOMMITTED 隔离级别的事务来说，直接读取记录的最新版本就好了
对于使用 SERIALIZABLE隔离级别的事务来说，使用加锁的方式来访问记录。
对于使用 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ隔离级别的事务来说，需要用到版本链。核心问题是：需要判断版本链当中的哪个版本是当前事务可见的。

InnoDB中设计了一个ReadView的概念

ReadView中主要包含当前系统中还有哪些活跃的读写事务，将它们的事务id放到一个列表（m_ids）中
开启一次会话进行SQL读写时，开始事务时生成ReadView，会把当前系统中正在执行的写事务写入到m_id列表中。

在MySQL中，READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ隔离级别的区别在于它们生成ReadView的时机不同。

READ COMMITTED：每次读取数据前都生成一个 ReadView，产生不可重复读，其中数据发生改变，版本链也会发生修改，每次读的时候ReadView中的数据就发生改变。
REPEATABLE READ：在第一次读取数据时生成一个 ReadView，之后数据发生改变，版本链发生变化也不影响，之后再读的时候用的是快照中的数据，所以解决了不可重复读。

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