数据库并发事务问题及Mysql隔离级别解析及MVCC

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-01-10 09:56 202阅读 0赞

#### 一、前言 ####

为什么要有事务隔离级别这个概念？

因为，在数据库中，事务可以一个一个地串行，即每一个时刻只有一个事务在运行，但是当多个用户并发地存取数据库时就会产生多个事务同时存取统一数据，这种并发会带来一些问题。哪些问题呢？

#### 二、问题 ####

*  **丢失修改(lost update)** :两个事务T1、T2同时读取、修改一份数据，T1提交破坏了T2的提交结果，导致T1的修改丢失。
 *  **读“脏”数据（dirty read）** ：事务T1修改数据写入磁盘，T2读取结果，此时恰巧T1因为某种原因回滚撤销，那就意味着T2读取的数据是不正确的,即"脏"
 *  **不可重复读（non-repeatable read）** ：不可重复读分为三种情况，以事务T1和事务T2为例：

1.  T1读取数据，T2更新，T1再次读取得到不同的值。
2.  T1读取数据，T2删除，T1发现数据神秘地消失了。
3.  T1读取数据，T2插入，T1发现数据无缘无故多了。

需要注意的是，很多小伙伴都听过”幻读“这个概念，事实上，**不可重复读的后两种情况**可称为**幻影**现象，也叫**幻读**。

不同的事务隔离级别在不同情况下可以避免这些问题。

接下来我们以Mysql为例，介绍一下Mysql的事务隔离级别。

#### 三、Mysql事务隔离级别 ####

*  **读未提交（READ UNCOMMITTED）** ：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（READ COMMITTED）** ：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（REPEATABLE READ）** ：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。
 *  **串⾏化（SERIALIZABLE）** ：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。

从读未提交到串行化，可以看作隔离级别从小到大，所能解决的问题也从少到多。

#### 四、MVCC ####

MVCC(Mutil-Version Concurrency Control)，就是多版本并发控制。

是在数据库管理系统中，为了解决并发控制问题的一种方法。

在Mysql的Innodb引擎中，对前面介绍的Mysql中的读提交、可重复读两种事务隔离级别，当使用Select时，事务会访问版本链中的记录的过程。

这就使得别的事务可以修改这条记录，反正每次修改都会在版本链中记录。SELECT可以去版本链中拿记录，这就实现了读-写，写-读的并发执⾏，提升了系统的性能。

#### 五、MVCC的实现原理 ####

每一行记录有三个隐藏键，分别为DATA\_TRX\_ID、DATA\_ROLL\_PTR、DB\_ROW\_ID，其中：

**DATA\_TRX\_ID**  
记录最近更新这条行记录的事务 ID，大小为 6 个字节

**DATA\_ROLL\_PTR**  
表示指向该行回滚段（rollback segment）的指针，大小为 7 个字节，InnoDB 便是通过这个指针找到之前版本的数据。该行记录上所有旧版本，在 undo 中都通过链表的形式组织。

**DB\_ROW\_ID**  
行标识（隐藏单调自增 ID），大小为 6 字节，如果表没有主键，InnoDB 会自动生成一个隐藏主键，即此列。

假设 F1～F6 是表中字段的名字，1～6 是其对应的数据。后面三个隐含字段分别对应该行的隐含ID、事务号和回滚指针。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzg4OTg0MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
假如上面这条数据是刚 INSERT 的，可以认为隐藏自增 ID 为 1，其他两个字段则为空。

当事务 1 更改该行的数据值时，会进行如下操作，如下图所示。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzg4OTg0MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

1.  用排他锁锁定该行；记录 Redo log；
2.  把该行修改前的值复制到 Undo log；
3.  修改当前行的值，填写事务编号，使回滚指针指向 Undo log 中修改前的行。

此时 Undo log 中有两行记录，并且通过回滚指针连在一起。

在 InnoDB 中存在 `purge` 线程，它会查询那些比现在最老的活动事务还早的 Undo log，并删除它们，从而保证 Undo log 文件不会无限增长。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzg4OTg0MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

如果此时事务回滚，那么可以根据回滚指针，对数据依次进行回滚并找到undo log中数据行为当前事务id的一列，进行数据恢复。

#### 参考 ####

*  《数据库系统概论》王珊版
 *  [ https://blog.csdn.net/kyle\_wu\_/article/details/113287187][https_blog.csdn.net_kyle_wu_article_details_113287187]
 *  [https://blog.csdn.net/qq\_35190492/article/details/106915564][https_blog.csdn.net_qq_35190492_article_details_106915564]

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[https_blog.csdn.net_kyle_wu_article_details_113287187]: https://blog.csdn.net/kyle_wu_/article/details/113287187
[https_blog.csdn.net_qq_35190492_article_details_106915564]: https://blog.csdn.net/qq_35190492/article/details/106915564