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隔离事务

可重复读隔离级别,事务T启动的时候(start transaction with consistent snapshot)会创建一个视图read-view,之后事务T执行期间,即使有其他事务修改了数据,事务T看到的仍然跟启动时看到的是一致的,称之为一致性读。(一个在可重复读隔离级别下执行的事务,与世无争,不受外界影响。)

一个事务要更新一行,如果刚好有另外一个事务拥有这一行的行锁,会被锁住,进入等待状态。

事务的启动时机

默认 autocommit = 1;(需要显式的开启事务和提交事务)

  1. begin/start transaction命令并不是一个事务的起点,在执行到它们之后的第一个操作InnoDB表的语句,事务才真正启动。
  2. 如果想马上启动一个事务,可以使用start transaction with consistent snapshot命令。
  • 第一种启动方式,一致性视图是在执行第一个快照读语句时创建的;
  • 第二种启动方式,一致性视图是在执行start transaction with consistent snapshot时创建的。(可重复读隔离级别下)

在MySQL里有两个“视图”的概念:

  • 一个是view。它是一个用查询语句定义的虚拟表,在调用的时候执行查询语句并生成结果。创建视图的语法是create view…,它的查询方法与表一样。
  • 一个是InnoDB在实现MVCC(多版本并发控制)时用到的一致性读视图,即consistent read view,用于支持RC(Read Committed,读提交)和RR(Repeatable Read,可重复度)隔离级别的实现。它没有物理结构,作用是事务执行期间用来定义“我能看到什么数据”。

查询-一致性读-“快照”在MVCC里是怎么工作的

(MVCC一致性读到的数据对于update这种指令不适用。可以看到别人已提交修改后的数据。)
在可重复读隔离级别下,事务在启动(begin不是启动)的时候就“拍了个快照”。这个快照是基于整库的所有InnoDB引擎的表。

InnoDB里面每个事务有一个唯一的事务ID,叫做transaction id。它是在事务开始的时候向InnoDB的事务系统申请的(事务启动时),是按申请顺序严格递增的。

每行数据有多个版本。每次事务更新数据的时候,都会生成一个新的数据版本,并且把transaction id赋值给这个数据版本的事务ID,记为row trx_id。同时,旧的数据版本要保留,并且在新的数据版本中,能够有信息可以直接拿到它(新旧版本与id本身自然数大小无关,与事务提交先后有关,没提交也生成版本,但是未提交的,还加着锁)。

数据表中的一行记录,可能有多个版本(row),每个版本有自己的row trx_id。每个事务或者语句有自己的一致性视图。下图对应一个记录被多个事务连续更新后的状态。

数据版本与事务版本

语句更新会生成undo log(回滚日志),对应图中的三个虚线箭头。V1、V2、V3并不是物理上真实存在的,而是每次需要的时候根据当前版本和undo log计算出来的。需要前面的版本V,就通过当前版本依次执行回滚日志U算出来。

回滚就是把最新的版本(还没提交)删掉。


根据可重复读的定义,一个事务启动的时候,能够看到所有已经提交的事务结果。但是之后,这个事务执行期间,其他事务的更新对它不可见。

一个事务只需要在启动的时候声明说,“以我启动的时刻为准,如果一个数据版本是在我启动之前生成并提交的,就认;如果是我启动以后才生成的,就不认,必须要找到它的上一个版本”。如果上一个版本也不可见,那就继续往前找。如果是这个事务自己更新的数据,自己还是要认的。这个事务的快照,相当于是静态的。


视图数组:
在实现上,InnoDB为每个事务构造了一个数组(数组不保证是连续自然数,存在已提交的),用来保存这个事务启动瞬间,当前正在“活跃”的所有事务ID(创建事务,到创建事务视图数组,中间可能有别的事务新建或提交)。“活跃”指的就是,启动了但还没提交(比当前事务的ID还小)。

数组里面事务ID的最小值记为低水位,当前系统里面已经创建过的事务ID的最大值加1记为高水位。

这个视图数组和高水位,就组成了当前事务的一致性视图(read-view)。(高水位不在视图数组中)

数据版本的可见性规则,就是基于数据的row trx_id和这个一致性视图的对比结果得到的。(同一行数据,最新版本的row trx_id是可能会小于旧版本的row trx_id的)

可重复读下,开启一个事务时创建一个数组来记录当前所有活跃的事务id。后续有新的事务也不会再更新该数组。
读提交,开启事务时也会创建数组来保存事务id,而且之后每个查询都会更新一次这个数组。

视图数组把所有的row trx_id分成了几种不同的情况。

对于当前事务的启动瞬间来说,一个数据版本的row trx_id,有以下几种可能:

  • 落在绿色部分,表示这个版本是已提交的事务或者是当前事务自己生成的,这个数据是可见的;
  • 落在红色部分,表示这个版本是由将来启动的事务生成的,是肯定不可见的;
  • 落在黄色部分,包括两种情况
    • 若row trx_id在数组中,表示这个版本是由还没提交的事务生成的,不可见;
    • 若row trx_id不在数组中,表示这个版本是已经提交了的事务生成的,可见。(一个比低水位大,但是在当前事务启动前就已经提交了的事务)

InnoDB利用了“所有数据都有多个版本”的这个特性,实现了“秒级创建快照”的能力。

一个数据版本,对于一个事务视图来说,除了自己的更新总是可见以外,有三种情况:

  • 版本未提交,不可见;
  • 版本已提交,但是是在视图创建后提交的,不可见;
  • 版本已提交,而且是在视图创建前提交的,可见。

更新-当前读-加锁读(Locking reads)

更新数据都是先读后写的,而这个读,只能读当前的值,称为“当前读”(current read)。如果有锁,就等待其他事务提交释放锁再读。(总是读取已经提交完成的最新版本,update语句把数据更新后,对应记录上的数据版本id就变成当前事务的id)

除了update语句外,select语句如果加锁,也是当前读,会访问最新版本并加锁。(普通查询语句是一致性读)

mysql> select k from t where id=1 lock in share mode;-- 读锁(S锁,共享锁)
mysql> select k from t where id=1 for update;-- 写锁(X锁,排它锁)

表结构没有对应的行数据,也没有row trx_id,因此只能遵循当前读的逻辑,不支持可重读读。(MySQL8.0可以把表结构放在InnoDB字典里)


可重复读的核心就是一致性读(consistent read),但可重复读下select … lock in share mode 是当前读;而且事务更新数据的时候,只能用当前读。如果当前的记录的行锁被其他事务占用的话,就需要进入锁等待,等待其他事务释放锁才能继续当前读。当前读总是读取已经提交完成的最新版本。

读提交的逻辑和可重复读的主要区别:

  • 在可重复读隔离级别下,只需要在事务开始的时候创建一致性视图,之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图;(查询只承认在事务启动前就已经提交完成的数据)
  • 在读提交隔离级别下,每一个语句执行前都会重新算出一个新的视图,每个视图只管自己一个语句。(查询只承认在语句启动前就已经提交完成的数据)

“start transaction with consistent snapshot;”的意思是从这个语句开始,创建一个持续整个事务的一致性快照。在读提交隔离级别下,这个用法失去意义,等效于普通的start transaction(执行第一个快照语句时才创建一致性视图)。