詳解MySQL 數(shù)據(jù)庫隔離級別與MVCC
Mysql是我們?nèi)粘Ia(chǎn)與學習中最常接觸到的數(shù)據(jù)庫之一,今天講一講在Mysql(或者說其他類似的數(shù)據(jù)庫)中存在的隔離級別以及用來提高效率的多版本并發(fā)控制(MVCC)。
一、隔離級別首先我們需要提到一個概念:事務(wù)。什么是事務(wù)?事務(wù)就是完成一個基礎(chǔ)操作的一系列操作語句的一個集合。例如我要將200元從賬戶A轉(zhuǎn)移到賬戶B,那么我可能會進行一下的操作:a.驗證賬戶A中的余額是否大于200元。b.將賬戶A中的余額減200元。c.將賬戶B中的余額加200元。我們就將上面的abc三個操作成為一個事務(wù)。這時,我們會注意到我們所說的一個事務(wù)有可能是由多條語句組合而成的,而事務(wù)又存在原子性,即事務(wù)的執(zhí)行過程中是不能被打斷的,這就帶來一個問題,如果在這三步執(zhí)行過程中有另外的語句插入進來執(zhí)行,是否會對結(jié)果產(chǎn)生影響,因為此時破壞了事務(wù)的原子性。而這種插入的情況在并發(fā)的環(huán)境下是十分常見的。因此,我們(或者說是數(shù)據(jù)庫引擎)就需要在一個事務(wù)的執(zhí)行過程中對它進行“保護”,即保證外界的其他事務(wù)的語句不能隨意的插進正在執(zhí)行的事務(wù)語句之中,來保證事務(wù)的正常執(zhí)行。這時候我們很容易的會想到“加鎖”這個方法。這其實是一種很籠統(tǒng)的說法,因為加鎖雖然能夠保證事務(wù)的正常執(zhí)行,但是卻會帶來較大的額外開銷,因此合適的時候選擇合適的加鎖方式對查找效率的影響就非常大。而“鎖”得嚴不嚴,就區(qū)分除了集中不同的隔離級別。
READ UNCOMMITED(讀未提交)這種隔離界別下,讀取數(shù)據(jù)的時候不受任何影響。即你甚至可以讀取一個正在被其他事務(wù)修改的數(shù)據(jù),想讀就讀,想改就改。這當然開銷很小,但是會帶來許多的問題,比如“臟讀”。即讀取到了正在修改但是卻還沒有提交的數(shù)據(jù),這就會造成數(shù)據(jù)讀取的錯誤。從性能上來說,READ UNCOMMITED不會比其他級別好太多,但是卻帶來了非常多的麻煩的問題,因此在實際中很少使用這個個立即被。
READ COMMITED(提交讀/不可重復(fù)讀)這個級別在READ UNCOMMITED的基礎(chǔ)上添加了一些規(guī)定,是一些數(shù)據(jù)庫的默認隔離級別。它與READ UNCOMMITED的區(qū)別在于,它規(guī)定讀取的時候讀到的數(shù)據(jù)只能是提交后的數(shù)據(jù)。舉個例子,數(shù)據(jù)a在上一次提交之后的值是1,這時候有一個線程進來對a進行修改,將a修改為2,但是此時并未提交事務(wù)(COMMIT),在這種情況下,READ UNCOMMITED級別下讀取到的a的值就是當前的2,但是READ COMMITED級別下讀取到的還是上一次提交之后的值,即a為1,必須到修改線程將a的值變?yōu)?這個事務(wù)提交之后讀取到的a的值才是2。這個級別所帶來的問題就是不可重復(fù)讀。即上一個時間讀取到的a的值是1,但是隨著修改線程對事務(wù)的提交,a的值變?yōu)榱?,這時候讀到的值就是2了,即執(zhí)行兩次相同的讀取操作得到的值卻不一樣。不可重復(fù)讀同臟讀的區(qū)別在于,臟讀是一個事務(wù)讀取了另一未完成的事務(wù)執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù),而不可重復(fù)讀是一個事務(wù)執(zhí)行過程中,另一事務(wù)提交并修改了當前事務(wù)正在讀取的數(shù)據(jù)。
REPEATED READ(可重復(fù)讀)REPEATED READ在READ COMMITED的基礎(chǔ)上又添加了一些約束性的規(guī)則,它也是MySQL數(shù)據(jù)庫的默認隔離級別。簡單來說就是在一個事務(wù)的執(zhí)行期間禁止其他事務(wù)對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行修改,這就徹底使得一個事務(wù)的執(zhí)行過程中所查詢到的數(shù)據(jù)一定是一致的,即解決了臟讀和不可重復(fù)讀的問題,但是卻帶來了新的問題,即“幻讀”?!盎米x”指的是在一個事務(wù)執(zhí)行過程中雖然禁止了對相應(yīng)數(shù)據(jù)的修改,但是其他的事務(wù)依然可以插入數(shù)據(jù),這時候第一個事務(wù)就會發(fā)現(xiàn)會“莫名其妙”多出來一些數(shù)據(jù),像是出現(xiàn)了幻覺似的。幻讀和不可重復(fù)讀都是讀取了另一條已經(jīng)提交的事務(wù)(這點同臟讀不同),所不同的是不可重復(fù)讀查詢的都是同一個數(shù)據(jù)項,而幻讀針對的是一批數(shù)據(jù)整體(比如數(shù)據(jù)的個數(shù))。
SERIALIZABLE (可串行化)這是最嚴格的一個隔離級別。它通過強制事務(wù)串行執(zhí)行,避免了幻讀的問題。但是這種隔離級別的開銷極大,一般也不常使用。
各種隔離級別與可能的問題關(guān)系如下:
隔離級別 臟讀 不可重復(fù)讀 幻讀 加鎖 READ UNCOMMITED YES YES YES NO READ COMMITED NO YES YES NO REPEATED READ NO NO YES NO SERIALIZABLE NO NO NO YES
二、MVCC試想一下,如果每次SQL操作為了保證數(shù)據(jù)的一致性與準確性,都需要加一個行級鎖的話,非??煽浚菐淼南到y(tǒng)開銷與查找效率的下降也是非常明顯的,因此MVCC就是為了解決這種矛盾而產(chǎn)生的。首先MVCC會在表中的每一行記錄后面保存兩個隱藏的列,一個保存行的創(chuàng)建時間,一個保存行的過期(刪除)時間。這個時間值并不是真的時間,而是一個系統(tǒng)版本號。事務(wù)開始的時刻的系統(tǒng)版本號作為事務(wù)的版本號,用來和查詢到的每行記錄的版本號進行比較。
INSERT:為新插入的每一行保存當前的系統(tǒng)版本號作為行版本號。 DELETE:為刪除的每一行保存當前的系統(tǒng)版本號最為行刪除版本號。 UPDATE:更新其實應(yīng)該理解為插入一條新的數(shù)據(jù),并刪除原來數(shù)據(jù)的過程,即為新插入的數(shù)據(jù)保存當前的系統(tǒng)版本號作為行版本號,并為刪除的數(shù)據(jù)保存當前的系統(tǒng)版本號作為刪除版本號。 SELECT:只查詢滿足下列條件的行:a.行版本號小于等于事務(wù)版本號b.刪除版本號未定義或者大于事務(wù)版本號
保存了這兩個版本號之后絕大多數(shù)的操作都可以在不加鎖的情況下進行正確的操作,保證了性能和效率。值得注意的是MVCC只在READ COMMITED和REPEATABLE READ兩個隔離級別下工作。
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