关于Mysql隔离级别、锁与MVCC介绍

本文意在弄清楚这些概念间的关系及其作用。弄清Mysql在开启事务的情况下,每条sql执行时的加锁操作和MVCC版本控制。为使讨论简单,本文忽略了GAP锁(间隙锁、范围锁)。

我们经常所高并发,高可用。就是从质和量来评估,任何事物都可以从这两个角度来分析。在Mysql数据库中,事务就是用来保证质的,MVCC就是用来保证量的。

事务

我们使用事务来保证每一条SQL语句的结果执行符合我们的预期。我们说事务必须具备ACID特性。ACID中的三者:原子性、一致性和持久性其实描述的都差不多,保证SQL执行结果的可靠性。而隔离性就比较复杂了,隔离性描述的是在并发场景下数据库的表现,但并发量并不是固定的,而不同的业务可能有不同的需求,为了使数据库能适应不同的并发场景,所以伟大的人们又定义了四种隔离级别:Read Uncommited,Read Committed (RC),Repeatable Read (RR),Serializable。随着数据库隔离级别的提高,数据的并发能力也有所下降。

隔离级别

标准隔离级别下数据库会怎么表现可参考https://www.oudahe.com/p/47242/,我们这里只讨论共享锁和排它锁这两概念,读加共享锁,写加排它锁:

在RC隔离级别下,修改数据会加排它锁,事务结束释放,其他事务不许读,解决脏读问题。(共享锁当场释放)
在RR隔离级别下,读数据加共享锁,事务结束释放,其他事务不许修改,解决不可重复读。(共享锁事务结束释放)

实际上都把操作串行化了。而Mysql对其进行了优化,一个事务读时其他事务不能写,一个事务写时其他事务不能读?我不这么干照样能解决脏读和不可重复读问题。MVCC出现了。(这也使得问题变得越来越复杂,而不一样的地方也开始出现在RR隔离级别下,碰巧Mysql的默认隔离级别就是RR)

MVCC

MVCC即多版本并发控制,使用了双版本号来解决数据的隔离问题。(“create”一个版本号,“delete”一个版本号,修改操作拆分为“delete”和“create”)每个事务在开始对每张表增删改查操作时都会生成一个版本号,每个事务只能查到“create”小于本版本号和“delete”大于本版本号的数据。这样,增删查操作就完全可以并发进行了,只有修改操作是一定要排队的。这样,就算没有共享锁也解决了不可重复读问题,因为其他事务修改后,数据的版本号比我大,我不会读到。

MVCC在RR隔离级别下的并发

引入MVCC之后,看似很美好。然而大家有没有想过两个事务先后对一条数据做更新操作,然后两个事务再读取那条数据,分别读到什么?哈哈,这根本是不可能出现的,因为修改操作是串行的,另一个事务必须先commit本事务才能修改。好,换个问题,两个事务先后对一条数据做+1操作,另一个事务提交后,本事务再+1,再读取那条数据,本事务是读取到+1还是+2的结果?如果读取到+2,那不是破坏了隔离性,读到了其他事务提交的数据么?

然而事实确实是这样,其他事务已经提交,本事务也已修改过那条数据了,之后当然要读到+2才行。虽然本来是0,本事务明明只加了1,可读取后却变成2了,有点不适应。确实,在标准的RR隔离级别下,因为操作都是串行的,本事务读取一行数据后,其他事务就不能修改这条数据了,这条数据永远只有本事务在操作,所以严格满足隔离性。但是Mysql的RR增强了读与写的并发,只有当两个事务同时修改一条数据需要串行,其他所有操作都可以并行。所以造成了这种结果,好像出现了不可重复读。但是这种不可重复读实际上是符合我们的直观感受的,在本事务对数据修改后,当然要读取到最新的数据。

要对其过程进行分析的话:

数据create版本号为0

事务1版本号为1,读取数据value=0

事务2版本号为2,修改数据value+1=1,原数据delete版本号为2,新数据create版本号更新为2,commit

事务1修改数据value+1=2,(由于修改是当前读,永远读取版本号最大的数据,所以读取到value为1)修改后delete版本号为1,

新数据create版本号为1

本事务读取数据value=2

深入分析:

其实上面的描述也是有漏洞的,如果有第三个事务版本号为3呢?因为版本号为3,是不是可以直接读取事务1、2未提交的数据?实际上在MVCC中,每个事务还有一个最低可见版本low_limit_id(事务号 >= low_limit_id的记录,对于当前事务都是不可见的),把当前正在执行还没commit的事务给过滤掉了。例如事务3,虽然版本号为3,但是low_limit_id=1,所以事务1和事务2的修改对3都是不可见的。

总结

为了解决隔离性问题,都没有使用完全copy数据这种笨方法。传统数据库使用共享锁和排它锁使读写操作串行;Mysql使用MVCC和排它锁,读写可并行。Mysql在RR隔离级别以下,和传统方式表现一致,在RR隔离级别,和传统方式有差异,体现在本事务更新某条数据后,能读取到其他事务对该条数据已提交的修改。

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