原创

mysql事务

1、事务定义

事务(TRANSACTION)是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作,这些操作作为一个整体一起向系统提交,要么都执行、要么都不执行 。事务是一个不可分割的工作逻辑单元事务必须具备以下四个属性,简称 ACID 属性:

原子性(Atomicity):事务是一个完整的操作。事务的各步操作是不可分的(原子的);要么都执行,要么都不执行。(undo log 实现)

一致性(Consistency):当事务完成时,数据必须处于一致状态。

隔离性(Isolation):对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的,这表明事务必须是独立的,它不应以任何方式依赖于或影响其他事务。(由锁机制和MVCC机制来实现)

永久性(Durability):事务完成后,它对数据库的修改被永久保持,事务日志能够保持事务的永久性。(redo log 实现)

1.1、事务的原子性是如何保证的?

实现原子性的关键,是当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句。InnoDB实现回滚,靠的是undo log:当事务对数据库进行修改时,InnoDB会生成对应的undo log;如果事务执行失败或调用了rollback,导致事务需要回滚,便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。

undo log还要另外一个重要作用,就是用于mvcc中,进行多版本控制,也就是实现事务隔离性的基础,当用户读取一行记录时,如果这个记录已接被其他事务占用,那么当前事务就可以通过undo读取之前的行版本信息,用来实现非锁定读取,就是“快照读”。

1.2、事务的持久性是如何实现的?

redo log实现事务的持久性。

1.3、事务的隔离性是如何实现的?

事务的隔离性通过 锁 和 MVCC 来解决。 锁 解决了 写-写操作之间的并发隔离,MVCC 解决了 写-读操作之间的并发隔离。

1.3.1、行锁

InnoDB中,实现了两种标准的行级锁:

  • 共享锁(S Lock),也叫读锁,允许事务读取一行数据。
  • 排它锁(X Lock),也叫写锁,允许事务删除或者更新一行数据(注意,这里没有提到插入哦,插入涉及到幻读,可以看文章最后的说明)

普通select语句不会有任何锁,那么如何获得共享锁和排它锁呢?

  • Select … lock in share mode语句能够获得共享锁
  • Select … for update(特殊的select,用mysql简单实现分布式锁经常用它)、Update、delete语句能够获得排它锁

当一个事务A已经获得了行r的共享锁,那么另一个事务B可以立刻获得行r的共享锁,因为不会改变r的数值,这种叫做锁兼容。

如果这时候有事务C希望获得行r的排它锁,那么就必须等待事务A和事务B释放行r的共享锁之后,才能获得排它锁,这种叫做锁不兼容。

普通的select不会对行上锁,而select…lock in share mode会上共享锁,select…for update会上排它锁。

  • 对于普通的select的读取方式,称为”快照读“,也叫”一致性非锁定读“。
  • 对于带锁的select读取,或者update tb set a = a+1(读取a的当前值),称为“当前读”,也叫“一致性锁定读”。

如果在update、insert的时候,不能进行select,那么服务的并发访问性能就太差了。因此,我们日常的查询,都是“快照读”,不会上锁,只有在update\insert\“当前读”的时候,才会上锁。而为了解决“快照读”的并发访问问题,就引入了MVCC。

1.3.2、MVCC

MVCC即多版本并发控制,所谓多版本是指一行记录在数据库中存储了多个版本,每个版本以事务ID作为版本号。在每个记录多版本的基础上,需要利用“一致性视图”来做版本的可见性判断。

一致性视图定义了在事务期间,能看到那些版本的数据。

  1. 视图主要解决innodb在读提交和可重复读级别的并发访问问题。
  • “读未提及”级别下,没有一致性视图
  • “读已提交”级别下,会在 每个SQL开始执行的时候 创建一致性视图
  • “可重复读”级别下,会在 每个事务开始的时候 创建一致性视图
  • “串行化”级别下,直接通过加锁避免并发问题
  1. 创建视图逻辑
    • 当一个事务开启的时候,会向系统申请一个新事务id
    • 此时,可能还有多个正在进行的其他事务没有提交,因此在瞬时时刻,是有多个活跃的未提交事务id
    • 将这些未提交的事务id组成一个数组,数组里面最小的事务id记录为低水位,当前系统创建过的事务id的最大值+1记录为高水位
    • 这个数组array 和 高水位,就组成了“一致性视图”。
  2. 可见性判断规则
  • 如果版本号小于“低水位”,说明事务已经提交,那肯定 可见;
  • 如果版本号大于“高水位”,说明这行数据的这个事务id版本是在快照后产生的,那肯定 不可见;
  • 如果版本号在事务数组array中,说明这个事务还没提交,所以 不可见;
  • 如果版本号不在事务数组array中,且低于高水位,说明这个事务已经提交,所以 可见;
  • 当然,无论什么时候,自己的事务id中的任何变化,都是可见的

1.4、事务的一致性是如何实现的?

从数据库层面,数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中,C(一致性)是目的,A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段,是为了保证一致性,数据库提供的手段。数据库必须要实现AID三大特性,才有可能实现一致性。例如,原子性无法保证,显然一致性也无法保证。

从应用层面,通过代码判断数据库数据是否有效,然后决定回滚还是提交数据!

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