MySQL的Innodb中的事务隔离级别和锁的关系
作者:网络转载 发布时间:[ 2016/11/2 10:38:17 ] 推荐标签:数据库 MySQL 锁
我们不管从数据库方面的教课书中学到,还是从网络上看到,大都是上文中事务的四种隔离级别这一模块列出的意思,RR级别是可重复读的,但无法解决幻读,而只有在Serializable级别才能解决幻读。于是我加了一个事务C来展示效果。在事务C中添加了一条teacher_id=1的数据commit,RR级别中应该会有幻读现象,事务A在查询teacher_id=1的数据时会读到事务C新加的数据。但是测试后发现,在MySQL中是不存在这种情况的,在事务C提交后,事务A还是不会读到这条数据。可见在MySQL的RR级别中,是解决了幻读的读问题的。参见下图
MySQL的Innodb中的事务隔离级别和锁的关系
读问题解决了,根据MVCC的定义,并发提交数据时会出现冲突,那么冲突时如何解决呢?我们再来看看InnoDB中RR级别对于写数据的处理。
####“读”与“读”的区别
可能有读者会疑惑,事务的隔离级别其实都是对于读数据的定义,但到了这里,被拆成了读和写两个模块来讲解。这主要是因为MySQL中的读,和事务隔离级别中的读,是不一样的。
我们且看,在RR级别中,通过MVCC机制,虽然让数据变得可重复读,但我们读到的数据可能是历史数据,是不及时的数据,不是数据库当前的数据!这在一些对于数据的时效特别敏感的业务中,很可能出问题。
对于这种读取历史数据的方式,我们叫它快照读 (snapshot read),而读取数据库当前版本数据的方式,叫当前读 (current read)。很显然,在MVCC中:
快照读:是select select * from table ....; 当前读:特殊的读操作,插入/更新/删除操作,属于当前读,处理的都是当前的数据,需要加锁。 select * from table where ? lock in share mode;select * from table where ? for update;insert;update ;delete;
事务的隔离级别实际上都是定义了当前读的级别,MySQL为了减少锁处理(包括等待其它锁)的时间,提升并发能力,引入了快照读的概念,使得select不用加锁。而update、insert这些“当前读”,需要另外的模块来解决了。
###写("当前读")
事务的隔离级别中虽然只定义了读数据的要求,实际上这也可以说是写数据的要求。上文的“读”,实际是讲的快照读;而这里说的“写”是当前读了。
为了解决当前读中的幻读问题,MySQL事务使用了Next-Key锁。
####Next-Key锁
Next-Key锁是行锁和GAP(间隙锁)的合并,行锁上文已经介绍了,接下来说下GAP间隙锁。
行锁可以防止不同事务版本的数据修改提交时造成数据冲突的情况。但如何避免别的事务插入数据成了问题。我们可以看看RR级别和RC级别的对比
RC级别:
事务A 事务B begin;
begin;
select id,class_name,teacher_id from class_teacher where teacher_id=30;
id class_name teacher_id 2 初三二班 30
update class_teacher set class_name='初三四班' where teacher_id=30;
insert into class_teacher values (null,'初三二班',30);
commit;
select id,class_name,teacher_id from class_teacher where teacher_id=30;
id class_name teacher_id 2 初三四班 30 10 初三二班 30
RR级别:
事务A 事务B begin;
begin;
select id,class_name,teacher_id from class_teacher where teacher_id=30;
id class_name teacher_id 2 初三二班 30 update class_teacher set class_name='初三四班' where teacher_id=30;
insert into class_teacher values (null,'初三二班',30);
waiting....
select id,class_name,teacher_id from class_teacher where teacher_id=30;
id class_name teacher_id 2 初三四班 30 commit; 事务Acommit后,事务B的insert执行。
通过对比我们可以发现,在RC级别中,事务A修改了所有teacher_id=30的数据,但是当事务Binsert进新数据后,事务A发现莫名其妙多了一行teacher_id=30的数据,而且没有被之前的update语句所修改,这是“当前读”的幻读。
RR级别中,事务A在update后加锁,事务B无法插入新数据,这样事务A在update前后读的数据保持一致,避免了幻读。这个锁,是Gap锁。
MySQL是这么实现的:
在class_teacher这张表中,teacher_id是个索引,那么它会维护一套B+树的数据关系,为了简化,我们用链表结构来表达(实际上是个树形结构,但原理相同)
MySQL的Innodb中的事务隔离级别和锁的关系
如图所示,InnoDB使用的是聚集索引,teacher_id身为二级索引,要维护一个索引字段和主键id的树状结构(这里用链表形式表现),并保持顺序排列。
Innodb将这段数据分成几个个区间
(negative infinity, 5],(5,30],(30,positive infinity);
update class_teacher set class_name='初三四班' where teacher_id=30;不仅用行锁,锁住了相应的数据行;同时也在两边的区间,(5,30]和(30,positive infinity),都加入了gap锁。这样事务B无法在这个两个区间insert进新数据。
受限于这种实现方式,Innodb很多时候会锁住不需要锁的区间。如下所示:
事务A 事务B 事务C begin; begin; begin;
select id,class_name,teacher_id from class_teacher;
id class_name teacher_id 1 初三一班
5
2 初三二班 30 update class_teacher set class_name='初一一班' where teacher_id=20;
insert into class_teacher values (null,'初三五班',10);
waiting .....
insert into class_teacher values (null,'初三五班',40); commit; 事务A commit之后,这条语句才插入成功 commit; commit;
update的teacher_id=20是在(5,30]区间,即使没有修改任何数据,Innodb也会在这个区间加gap锁,而其它区间不会影响,事务C正常插入。
如果使用的是没有索引的字段,比如update class_teacher set teacher_id=7 where class_name='初三八班(即使没有匹配到任何数据)',那么会给全表加入gap锁。同时,它不能像上文中行锁一样经过MySQL Server过滤自动解除不满足条件的锁,因为没有索引,则这些字段也没有排序,也没有区间。除非该事务提交,否则其它事务无法插入任何数据。
行锁防止别的事务修改或删除,GAP锁防止别的事务新增,行锁和GAP锁结合形成的的Next-Key锁共同解决了RR级别在写数据时的幻读问题。
###Serializable
这个级别很简单,读加共享锁,写加排他锁,读写互斥。使用的悲观锁的理论,实现简单,数据更加安全,但是并发能力非常差。如果你的业务并发的特别少或者没有并发,同时又要求数据及时可靠的话,可以使用这种模式。
这里要吐槽一句,不要看到select说不会加锁了,在Serializable这个级别,还是会加锁的!
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