【MySQL】事务与MVCC

MySQL事务与MVCC

1.定义

在计算机术语中事务是指访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。事务由事务开始(begin transaction)和事务结束(end transaction)之间执行的全体操作组成。

数据库事务可以保证多个对数据库的操作（也就是 SQL 语句）构成一个逻辑上的整体。

事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。

2.ACID

事务四个典型特性，即ACID，原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

• 原子性：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部都执行，要么都不执行。
• 一致性：指在事务开始之前和事务结束以后，数据不会被破坏，假如A账户给B账户转10块钱，不管成功与否，A和B的总金额是不变的。
• 隔离性：多个事务并发访问时，事务之间是相互隔离的，一个事务不应该被其他事务干扰，多个并发事务之间要相互隔离。。
• 持久性：表示事务完成提交后，该事务对数据库所作的操作更改，将持久地保存在数据库之中。

3.事务并发存在的问题

• 脏读：如果一个事务读取到了另一个未提交事务修改过的数据，我们就称发生了脏读现象。
• 丢失修改：在一个事务读取一个数据时，另外一个事务也访问了该数据，那么在第一个事务中修改了这个数据后，第二个事务也修改了这个数据。这样第一个事务内的修改结果就被丢失，因此称为丢失修改。
• 不可重复读：同一个事务内，前后多次读取，读取到的数据内容不一致。
• 幻读： 如果一个事务先根据某些搜索条件查询出一些记录，在该事务未提交时，另一个事务写入了一些符合那些搜索条件的记录（如insert、delete、update），就意味着发生了幻读。

数据库是通过加锁，来实现事务的隔离性的。比如串行化隔离级别就是加锁实现的。但是频繁的加锁，大大降低了数据库性能。 通过MVCC解决加锁之后的性能问题。

解决幻读的方法

解决幻读的方式有很多，但是它们的核心思想就是一个事务在操作某张表数据的时候，另外一个事务不允许新增或者删除这张表中的数据了。解决幻读的方式主要有以下几种：

1. 将事务隔离级别调整为 SERIALIZABLE 。
2. 在可重复读的事务级别下，给事务操作的这张表添加表锁。
3. 在可重复读的事务级别下，给事务操作的这张表添加 Next-key Lock（Record Lock+Gap Lock）

4.隔离级别

SQL 标准定义了四个隔离级别：

• READ-UNCOMMITTED(读取未提交) ： 最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读。
• READ-COMMITTED(读取已提交) ： 允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。
• REPEATABLE-READ(可重复读) ： 对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。
• SERIALIZABLE(可串行化) ： 最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
READ-UNCOMMITTED	√	√	√
READ-COMMITTED	×	√	√
REPEATABLE-READ	×	×	√
SERIALIZABLE	×	×	×

5.MVCC

MVCC，即Multi-Version Concurrency Control （多版本并发控制）。它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。

在事务隔离级别 RC 和 RR （InnoDB 存储引擎的默认事务隔离级别）下，InnoDB 存储引擎使用 MVCC（非锁定一致性读），但它们生成 Read View 的时机却不同

• 在 RC 隔离级别下的 每次select 查询前都生成一个Read View (m_ids 列表)
• 在 RR 隔离级别下只在事务开始后 第一次select 数据前生成一个Read View（m_ids 列表）

事务版本号

事务每次开启前，都会从数据库获得一个自增长的事务ID，可以从事务ID判断事务的执行先后顺序。这就是事务版本号。

隐藏字段

对于InnoDB存储引擎，每一行记录都有两个隐藏列trx_id、roll_pointer，如果表中没有主键和非NULL唯一键时，则还会有第三个隐藏的主键列row_id。

列名	是否必须	描述
row_id	否	单调递增的行ID，不是必需的，占用6个字节。
trx_id	是	记录操作该数据事务的事务ID
roll_pointer	是	这个隐藏列就相当于一个指针，指向回滚段的undo日志

undo log

undo log，回滚日志，用于记录数据被修改前的信息。在表记录修改之前，会先把数据拷贝到undo log里，如果事务回滚，即可以通过undo log来还原数据。

快照读和当前读

快照读： 读取的是记录数据的可见版本（有旧的版本）。不加锁,普通的select语句都是快照读,如：

select * from core_user where id > 2;

当前读：读取的是记录数据的最新版本，显式加锁的都是当前读

select * from core_user where id > 2 for update;
select * from account where id > 2 lock in share mode;

Read View

• Read View是事务执行SQL语句时，产生的读视图。实际上在innodb中，每个SQL语句执行前都会得到一个Read View。
• Read View主要是用来做可见性判断的，即判断当前事务可见哪个版本的数据。

1. 如果数据事务ID trx_id < min_limit_id，表明生成该版本的事务在生成Read View前，已经提交(因为事务ID是递增的)，所以该版本可以被当前事务访问。
2. 如果trx_id>= max_limit_id，表明生成该版本的事务在生成ReadView后才生成，所以该版本不可以被当前事务访问。
3. 如果 min_limit_id =<trx_id< max_limit_id，需要分3种情况讨论

• （1）.如果m_ids包含trx_id,则代表Read View生成时刻，这个事务还未提交，但是如果数据的trx_id等于creator_trx_id的话，表明数据是自己生成的，因此是可见的。
• （2）如果m_ids包含trx_id，并且trx_id不等于creator_trx_id，则Read View生成时，事务未提交，并且不是自己生产的，所以当前事务也是看不见的；
• （3）.如果m_ids不包含trx_id，则说明你这个事务在Read View生成之前就已经提交了，修改的结果，当前事务是能看见的。

参考资料

看一遍就理解：MVCC原理详解

MySQL事务

详细原理、过程请参考上述文章及更多资料。