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InnoDB可重復讀隔離級別是如何實作的

2020-09-11 22:12:08 軟體設計

斷斷續續花了些時間,參考挺多文章,在自己的理解上總結出來以下內容,
以后忘了的時候可以翻出來看看,如果大家之前不太了解這一部分的東西,
可花點耐心把這篇看完,我想會對各位有一些幫助的,沒有識訓你來砍我,

InnoDB默認隔離級別-可重復讀是如何實作的

  • mysql多事務并發的場景下會出現的問題:
    • 1、臟讀
    • 2、不可重復讀
    • 3、幻讀
  • 隔離級別
    • 1、讀未提交(Read Uncommitted)
    • 2、讀已提交(Read Committed)
    • 3、可重復讀(Repeatable Read)
    • 4、可串行化(Serializable)
  • 常見鎖
    • 樂觀鎖和悲觀鎖
    • 共享鎖(Shared Lock)也叫讀鎖或S鎖
    • 排它鎖(Exclusive Lock)也叫寫鎖或X鎖
    • 行鎖(Record Lock)
    • 間隙鎖(Gap Lock)
    • Next-Key Lock
  • MVCC(multiversion concurrency control)
    • 事務版本號
    • MVCC在InnoDB中的實作
    • 在RR可重復讀隔離級別下的增刪查改
      • delete:
      • update:
      • insert:
      • select:
    • 快照讀(snapshot read)和當前讀(locking read)
      • 快照:
      • 快照讀:
      • 當前讀:
  • InnoDB如何在可重復讀級別解決了幻讀的問題
    • 可重復讀
    • 間隙鎖

mysql多事務并發的場景下會出現的問題:

1、臟讀

事務A執行程序中的一次查詢,讀到了事務B修改但并未提交的資料,
后來B回滾,導致A讀到了錯誤資料,這是臟讀,
在這里插入圖片描述

2、不可重復讀

事務A兩次相同查詢的間隔中,事務B修改了這些記錄的資料并提交,
導致A兩次讀到的記錄資料不一致,這是不可重復讀,
在這里插入圖片描述

3、幻讀

事務A兩次相同查詢的間隔中,事務B插入了符合條件的記錄并提交,
導致A兩次讀到的記錄條數不一致,這是幻讀,
在這里插入圖片描述

隔離級別

標準隔離級別總共有四種

1、讀未提交(Read Uncommitted)

一般不會用于實際專案,

2、讀已提交(Read Committed)

大部分資料庫的默認隔離級別,如oracle、sql server等,
但是不包括mysql InnoDB,

3、可重復讀(Repeatable Read)

mysql InnoDB默認的隔離級別,

4、可串行化(Serializable)

事務隔離的最高級別,會使資料庫的并發性能大幅下降,現實中應用很少,

各隔離級別對應的問題:
在這里插入圖片描述

常見鎖

在分析今天的問題之前,我們先了解一些常見鎖的基礎概念,
在這里插入圖片描述

樂觀鎖和悲觀鎖

它們不是真實存在的鎖,只是一種機制或者說是理論,

共享鎖(Shared Lock)也叫讀鎖或S鎖

若事務A對資料物件a加上S鎖,則事務A只能讀a;
其他事務還可以再對a加S鎖,卻不能加X鎖,直到A釋放a上的S鎖;
這樣保證了其他事務可以讀a,但在A釋放a上的S鎖之前不能對a做任何修改,

排它鎖(Exclusive Lock)也叫寫鎖或X鎖

若事務A對資料物件a加上X鎖,則事務A可以讀或寫a,其他事務則不可以再對a加任何鎖,

行鎖(Record Lock)

鎖住對應的行,使其它事務無法修改這些資料,但是無法限制insert操作,

間隙鎖(Gap Lock)

鎖住一個范圍,使其它事務無法在該范圍內插入資料,(這個我后面會再細說)

Next-Key Lock

Record Lock + Gap Lock,

MVCC(multiversion concurrency control)

多版本并發控制MVCC是以樂觀鎖為理論基礎的一種可以用來增強并發性的強大技術,
在這里插入圖片描述

事務版本號

事務版本號是一個從1開始的自增計數,是事務的唯一標識,
事務開啟的時候分配,版本號的大小可以用來表示事務的串行化順序,用于事務可見性的判斷,

MVCC在InnoDB中的實作

在InnoDB中,會在每行資料后添加兩個額外的隱藏的值,
這兩個值一個記錄這行資料何時被創建(創建它的事務的版本號),
另外一個記錄這行資料何時被洗掉(洗掉它的事務的版本號),

在RR可重復讀隔離級別下的增刪查改

delete:

記錄對應行的洗掉版本號為當前事務版本號,delete也是假洗掉,

update:

1、洗掉原來記錄,洗掉版本號同上;
2、新增一條記錄,創建版本號為當前事務版本號,

insert:

同上第2步,

select:

查詢創建版本號<=當前事務版本號and(洗掉版本號>當前事務版本號 or 洗掉版本號為null)的記錄,

快照讀(snapshot read)和當前讀(locking read)

快照:

事務中第一個這樣讀讀到的資料的一個readView,即該時間點資料的一個快照,

快照讀:

在RR隔離級別下,同一事務中后邊所有這樣的讀讀到的都是第一個這樣讀的快照,
或是被當前事務重繪過的快照,這樣做到了可重復讀

當前讀:

讀取當前最新版本的資料,
(當前讀的具體定義,大家可以去打聽一下,這里只是順便提一下,)

舉個簡單的例子:
假設事務A更新表中某一記錄的a欄位,而事務B也更新這條記錄的b欄位,
事務B先提交,如果事務A讀取的是這條記錄快照版本,那么它看不到事務B所提交的修改,
在此基礎上更新的話就會覆寫B之前的修改,這樣一來,B的修改就丟失了,這是write skew,而這樣是不可接受的,

所以,在寫的時候一定不是快照讀,而是當前讀,

InnoDB如何在可重復讀級別解決了幻讀的問題

可重復讀

在這里插入圖片描述
這段話的大致意思是,在默認的隔離級別中,普通的SELECT用的是快照讀不加鎖,
而對于當前讀、UPDATE和DELETE,則需要加鎖,至于加什么鎖視情況而定:
如果對一個唯一索引使用了唯一的檢索條件,那么只需鎖定索引記錄即可;
如果你沒有使用唯一索引作為檢索條件,或者用到了索引范圍掃描,
那么將會使用間隙鎖或者next-key鎖以此來阻塞其它會話向這個范圍內的間隙INSERT資料,避免幻讀
如果你使用沒有索引的欄位作為檢索條件,那么會給全表加上X鎖!

間隙鎖

下面是InnoDB的聚集索引結構圖,其中非葉子節點里藍色的區域即是索引之間的間隙,
在這里插入圖片描述
假設一個索引包含以下幾個值:10、11、13、20,那么表的索引間隙:
(負無窮, 10),
(10, 11),
(11, 13),
(13, 20),
(20, 正無窮),

至于InnoDB為什么要采用間隙鎖這樣的方式去避免幻讀,畢竟這樣會不可避免地鎖住一些非必要的區間,由于本人水平有限,不太明白,希望有懂得的人說一下,

參考文章:

狂亂的貴公子:MySQL事務隔離級別的實作原理
ameng:Innodb中的事務隔離級別和鎖的關系
風雨之間:MySQL是如何解決不可重復讀隔離級別中的幻讀問題的
littlewhit:MySql進階-間隙鎖(gap-key)
鄧小閑:答MySQL 是如何實作四大隔離級別的?

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/7981.html

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