【Mysql-InnoDB 系列】事务模型

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零 简介

提到事务，大家都有基本的了解，例如mysql的事务隔离级别包括：读未提交、读已提交、可重复读、串行化；InnoDB默认是RR（可重复读）；基本的MVCC等等。但大部分人对深入一些的原理就知之甚少了。本文整理事务模型的相关内容，仅供参考。

一 隔离级别

什么是事务隔离？为什么有不同的事务隔离级别？作用是什么？带着这些问题，我们开始学习、

事务隔离是数据库处理的基础之一。“隔离”，是缩写ACID中的I；隔离级别是一种设置，当多个事务同时进行更改和执行查询时，它可以通过微调来平衡性能与结果的可靠性、一致性和可再现性之间的平衡

InnoDB提供了SQL：1992标准中描述的全部四种事务隔离级别：READ UNCOMMITTED, READ COMMITTED, REPEATABLE READ, 和 SERIALIZABLE。InnoDB的默认事务隔离级别是可重复读（REPEATABLE READ）。

用户可以通过SET TRANSACTION语句，在一次单一的会话中，或者为所有后续链接修改隔离级别。在命令行或一个配置文件中使用--transaction-isolation选项，为server的所有链接设置默认隔离级别。InnoDB使用不同的锁定策略支持这里描述的每个事务隔离级别。对于ACID遵从性非常重要的关键数据操作，可以强制执行与默认可重复读取级别的高度一致性。或者，你可以使用READ COMMITTED甚至READ UNCOMMITTED来放宽一致性规则，例如在批量报告中，精确的一致性和可重复的结果不如最小化锁定开销那么重要。

SERIALIZABLE执行比REPEATABLE READ更严格的规则，主要用于特殊情况，例如XA事务，以及解决并发和死锁问题。

下面的列表描述了MySQL是如何支持不同的事务等级的。列表从最常用的级别到最少使用的级别。

1.1 可重复读

InnoDB的默认隔离级别。在同一个事务内的一致读，读取由第一次读取创建的快照。这意味着，如果在同一事务中发出多个普通（非锁定）SELECT语句，那么这些SELECT语句彼此之间也是一致的。

对锁定读（SELECT 语句中包含FOR UPDATE 或 FOR SHARE），UPDATE 和 DELETE语句，锁定范围取决于语句是使用具有唯一搜索条件的唯一索引，还是使用范围类型搜索条件。

1、对于使用唯一搜索条件的唯一索引，InnoDB只锁住查找到的索引记录，而不是它前面的间隙；

2、对其他搜索条件，InnoDB锁住的是扫描到的索引范围，使用间隙锁或临键锁来阻塞其他会话向这个范围覆盖的各个间隙的插入操作。

1.2 读已提交

在读已提交隔离级别下，即使在同一事务中，每次一致读取都会设置并读取自己的新快照。关于一致读的详细阐述，我们会在后面的章节中描述。对于锁定读（SELECT with FOR UPDATE or FOR SHARE），UPDATE语句和DELETE语句，InnoDB只锁住索引记录，而不是索引记录前面的间隙，因此允许在锁定记录的旁边自由插入新记录。间隙锁仅用于外键约束检查和重复键检查。

因为禁用了间隙锁，所以可能会出现幻象问题，因为其他会话可以在间隙中插入新行。只有基于行的二进制日志记录支持读已提交隔离级别。如果使用READ COMMITTED 和 binlog_format=MIXED参数，服务器将自动使用基于行的日志记录。

使用读已提交有附加效果：

1、对于UPDATE或DELETE语句，InnoDB只对它更新或删除的行持有锁。在MySQL评估WHERE条件之后，将释放不匹配行的记录锁。这大大降低了死锁的概率，但它们仍然可以发生

2、对于UPDATE语句，如果一行已经被锁定，InnoDB执行“半一致”读取，将最新提交的版本返回给MySQL，以便MySQL可以确定该行是否匹配更新的WHERE条件。如果行匹配（必须更新），MySQL再次读取该行，这次InnoDB要么锁定它，要么等待锁定。

考虑以下示例，从下表开始：

CREATE TABLE t (a INT NOT NULL, b INT) ENGINE = InnoDB;
INSERT INTO t VALUES (1,2),(2,3),(3,2),(4,3),(5,2);
COMMIT;

在这种情况下，表没有索引，因此搜索和索引扫描使用隐藏的聚集索引来锁定记录，而不是索引列。假设一个会话使用下面的语句执行更新：

# Session A
START TRANSACTION;
UPDATE t SET b = 5 WHERE b = 3;

还假设第二个会话通过在第一个会话的语句之后执行这些语句来执行更新:
# Session B
UPDATE t SET b = 4 WHERE b = 2;

当InnoDB执行每个更新时，它首先对每一行获取一个独占锁，然后确定是否修改它。如果InnoDB不修改行，它就会释放锁。否则，InnoDB将保留锁直到事务结束。这会影响事务处理，如下所示。

当使用默认的可重复读隔离级别时，第一个UPDATE在它读取的每行上获得一个x锁并不会释放它们中的任意一个：

x-lock(1,2); retain x-lock
x-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lock
x-lock(3,2); retain x-lock
x-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lock
x-lock(5,2); retain x-lock

第二次更新在尝试获取任何锁时立即阻塞（因为第一次更新在所有行上保留了锁），并且在第一次更新提交或回滚之前不会继续：

x-lock(1,2); block and wait for first UPDATE to commit or roll back

如果改为使用读已提交，则第一次更新将在其读取的每一行上获取X锁（排它锁），并释放未修改的行的X锁：

x-lock(1,2); unlock(1,2)
x-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lock
x-lock(3,2); unlock(3,2)
x-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lock
x-lock(5,2); unlock(5,2)

对于第二次更新，InnoDB执行“半一致”读取，将读取的每一行的最新提交版本返回给MySQL，以便MySQL可以确定该行是否匹配更新的WHERE条件：

x-lock(1,2); update(1,2) to (1,4); retain x-lock
x-lock(2,3); unlock(2,3)
x-lock(3,2); update(3,2) to (3,4); retain x-lock
x-lock(4,3); unlock(4,3)
x-lock(5,2); update(5,2) to (5,4); retain x-lock

但是，如果WHERE条件包含索引列，并且InnoDB使用索引，那么在获取和保留记录锁时，只考虑索引列。

在下面的示例中，第一个UPDATE语句在b=2的每一行上获取并保持一个X锁。第二个UPDATE会在尝试获取相同记录上的X锁时阻塞，因为它也使用在b这一列上定义的索引：

CREATE TABLE t (a INT NOT NULL, b INT, c INT, INDEX (b)) ENGINE = InnoDB;
INSERT INTO t VALUES (1,2,3),(2,2,4);
COMMIT;

# Session A
START TRANSACTION;
UPDATE t SET b = 3 WHERE b = 2 AND c = 3;

# Session B
UPDATE t SET b = 4 WHERE b = 2 AND c = 4;

读已提交隔离级别可以在启动时设置或在运行时改变。在运行时，也可以选择为所有会话设置全局，或仅单独作用于各个session。

1.3 读未提交

读未提交隔离级别下，SELECT语句以非锁定方式执行，但可能会使用行的早期版本。因此，使用这个隔离级别，这样的读取是不一致的。这也称为脏读。否则，此隔离级别的工作方式类似于 读已提交。

1.4 串行化

此级别类似于可重复读，但当禁用自动提交时，InnoDB会隐式地将所有普通SELECT语句转换为SELECT...FOR SHARE；如果启用了自动提交，则SELECT是它自己的事务。因此，已知它是只读的，如果作为一致（非锁定）读取执行，并且不需要为其他事务阻塞，则可以串行化。（若要强制普通SELECT在其他事务已修改选定行时阻止，请禁用“自动提交”。）