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一、事务
事务指满足 ACID 特性的一组操作,可以通过Commit提交一个事务,也可以通过Rollback进行回滚。
ACID
1. Atomicity 原子性
事务被视为不可分割的最小单元,事务的所有操作要么全部提交成功,要么全部失败回滚。
使用回滚日志
Undo Log保证原子性
2. Consistency 一致性
数据库在事务执行前后都保持一致性状态,所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。
3. Isolation 隔离性
一个事务所做的修改在最终提交以前,对其他事务不可见。
4. Durability 持久性
一旦事务提交,则其所做的修改将会永远保存到数据库中,即使系统发生崩溃,事务的执行结果也不能丢失。
使用重做日志
Redo Log保证持久性
ACID 之间的关系
- 只有满足一致性,事务的执行结果才是正确的
- 无并发的情况下,事务串行执行,隔离性一定满足。此时只要满足原子性,就可以满足一致性
- 有并发的情况下,多个事务并行执行,事务不仅要满足原子性,还要满足隔离性,才能满足一致性
- 事务满足持久性是为了应对数据库崩溃的情况
AUTOCOMMIT
MySQL 默认采用自动提交模式,如果不显式使用START TRANSACTION语句来开始一个事务,那么每个查询都会被当作一个事务自动提交。
二、并发一致性
在并发环境下,事务的隔离性很难保证,有可能出现很多并发一致性问题。
丢失修改
T2的修改覆盖了T1的修改:
读脏数据
T1修改一个数据,T2随后读取这个数据,如果T1撤销了这次修改,那么T2读取的数据就是脏数据:
不可重复读
T2读取一个数据,T1对该数据进行了修改。如果T2再次读取这个数据,结果会和第一次读取的结果不同:
幻影读
T1读取某个范围的数据,T2在这个范围内插入新的数据。T1再次读取这个范围的数据,结果会和第一次读不同:
总结
- 主要原因:破坏了事务的隔离性
- 解决方法:通过并发控制来保证隔离性
- 如何实现:通过封锁,但需要用户自己控制,相当复杂
- 数据库管理系统提供了事务的隔离级别,可以让用户轻松的处理并发一致性问题
三、封锁
封锁粒度
MySQL中提供了两种封锁粒度:行级锁以及表级锁。
应该尽量只锁定需要修改的那部分数据。锁定的数据量越少,发生锁争用的可能就越小,系统的并发程度就越高。
但是加锁需要消耗资源,锁的各种操作(包括获取锁、释放锁、检查锁状态)都会增加系统开销。因此封锁粒度越小,系统开销就越大。
在选择锁粒度时,需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。
封锁类型
1. 读写锁
- 排它锁(Exclusive):简写为
X锁,又称为写锁 - 共享锁(Shared):简写为
S锁,又称为读锁
2. 意向锁
使用意向锁(Intention Locks)可以更容易的支持多粒度封锁。
意向锁在原来的X/S锁之上引入了IX/IS,都是表级锁,用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加X锁或S**锁。有以下两个规定:
- 一个事务在获得某个数据行对象的
S锁之前,必须获得表的IS锁或更强的锁 - 一个事务在获得某个数据行对象的
X锁之前,必须先获得表的IX锁
封锁协议
1. 三级封锁协议
一级封锁协议
事务T要修改数据A时必须加X锁,直到T结束才释放锁.
可以解决丢失修改的问题,因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改,那么事务就不会被覆盖
二级封锁协议
在一级的基础上,要求读取数据A时必须加S锁,读取完马上释放S锁。
可以解决读脏数据的问题,因为如果一个事务在对数据
A进行修改,根据一级封锁协议,会加X锁,那么就不能再加S锁了,也就不会读入脏数据
三级封锁协议
在二级的基础上,要求读取数据A时必须加S锁,直到事务结束了才能释放S锁。
可以解决不可重复读的问题,因为读
A时,其他事务不能对A加X锁,从而避免了在读的期间数据发生改变
2. 两段锁协议
加锁和解锁分为两个阶段进行。
可串行化调度是指,通过并发控制,使得并发执行的事务结果串行执行的事务结果相同**。
事务遵循两段锁协议是保证可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议,是可串行化调度:
lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B)
但不是必要条件,例如以下操作不满足两段锁协议,但它仍是可串行化调度:
lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C)
MySQL 隐式与显式锁定
MySQL的InnoDB存储引擎采用两段锁协议,会根据隔离级别在需要的时候自动加锁,并且所有的锁都是在同一时刻被释放,这被称为隐式锁定。
InnoDB也支持使用特定的语句进行显式锁定:
SELECT ... LOCK In SHARE MODE;
SELECT ... FOR UPDATE;
四、隔离级别
未提交读 READ UNCOMMITTED
事务中的修改,即使没有提交,对其他事务也是可见的
提交读 READ COMMITED
一个事务只能读取已经提交事务所做的修改。也就是说,一个事务所做的修改在提交之前对其他事务是不可见的
可重复读 REPEATABLE READ
保证在同一个事务中多次读取同样数据的结果是一样的
可串行化 SERIALIZABLE
强制事务串行执行
五、多版本并发控制
多版本并发控制(Multi-Version Concurrency Control,MVCC)是MySQL的InnoDB存储引擎实现隔离级别的一种具体方式,用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。
- 未提交读隔离级别总是读取最新的数据行,无需使用 MVCC
- 可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁,单纯使用 MVCC 无法实现
版本号
- 系统版本号:是一个递增的数字,每开始一个新事务,系统版本号就会自动递增
- 事务版本号:事务开始时的系统版本号
隐藏的列
MVVC 在每行记录后都保存着两个隐藏的列,用来存储两个版本号:
- 创建版本号:表示创建一个数据行的快照时的系统版本号
- 删除版本号:如果该快照的删除版本号大于当前事务的版本号,则该快照有效,否则表示该快照已经被删除了
Undo 日志
MVCC 使用到的快照存储在Undo日志中,该日志通过回滚指针把一个数据行(Record)的所有快照连接起来。
更新中…