MySQL的隔離性與隔離級別

本篇內(nèi)容介紹了“MySQL的隔離性與隔離級別”的有關(guān)知識，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

隔離性與隔離級別

提到事務(wù)，你肯定會想到ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability，即原子性、一致性、隔離性、持久性），今天我們就來說說其中Isolation，也就是隔離性。

1. 原子性：一個事務(wù)（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會結(jié)束在中間某個環(huán)節(jié)。事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯誤，會被回滾（Rollback）到事務(wù)開始前的狀態(tài)，就像這個事務(wù)從來沒有執(zhí)行過一樣。

2. 一致性：在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束以后，。這表示寫入的資料必須完數(shù)據(jù)庫的完整性沒有被破壞全符合所有的預(yù)設(shè)規(guī)則，這包含資料的精確度、串聯(lián)性以及后續(xù)數(shù)據(jù)庫可以自發(fā)性地完成預(yù)定的工作。

3. 隔離性：數(shù)據(jù)庫允許多個并發(fā)事務(wù)同時對其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和修改的能力，隔離性可以防止多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。事務(wù)隔離分為不同級別，包括讀未提交（Read uncommitted）、讀提交（read committed）、可重復(fù)讀（repeatable read）和串行化（Serializable）。

4. 持久性：事務(wù)處理結(jié)束后，對數(shù)據(jù)的的，即便系統(tǒng)修改就是永久故障也不會丟失。

當(dāng)數(shù)據(jù)庫上有多個事務(wù)同時執(zhí)行的時候，就可能出現(xiàn)臟讀（dirty read）、不可重復(fù)讀（non-repeatable read）、幻讀（phantom read）的問題，為了解決這些問題，就有了隔離級別的概念。

在談隔離級別之前，你首先要知道，你隔離得越嚴(yán)實(shí)，效率就會越低。因此很多時候，我們都要在二者之間尋找一個平衡點(diǎn)。SQL標(biāo)準(zhǔn)的事務(wù)隔離級別由低到高包括：

• 讀未提交：是指一個事務(wù)還沒提交時，它做的變更就能被別的事務(wù)看到。

• 讀提交：是指一個事務(wù)提交之后，它做的變更才會被其他事務(wù)看到。

• 可重復(fù)讀(默認(rèn)級別)：是指一個事務(wù)執(zhí)行過程中看到的數(shù)據(jù)，總是跟這個事務(wù)在啟動時看到的數(shù)據(jù)是一致的。當(dāng)然在可重復(fù)讀隔離級別下，未提交變更對其他事務(wù)也是不可見的。

• 串行化：顧名思義是對于同一行記錄，寫會加寫鎖，讀會加讀鎖。對應(yīng)一個記錄會加讀寫鎖，出現(xiàn)沖突的時候，后訪問的事務(wù)必須等前一個事務(wù)執(zhí)行完成才能繼續(xù)執(zhí)行。

用大白話說下上述的含義：

讀未提交：別人改數(shù)據(jù)的事務(wù)尚未提交，我在我的事務(wù)中也能讀到。
讀已提交(Oracle默認(rèn))：別人改數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)提交，我在我的事務(wù)中才能讀到。
可重復(fù)讀(MySQL默認(rèn))：別人改數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)提交，我在我的事務(wù)中也不去讀，以此保證重復(fù)讀一致性。
串行：我的事務(wù)尚未提交，別人就別想改數(shù)據(jù)。
這4種隔離級別，并行性能依次降低，安全性依次提高。

其中讀提交和可重復(fù)讀比較難理解，所以我用一個例子說明這幾種隔離級別。假設(shè)數(shù)據(jù)表T中只有一列，其中一行的值為1，下面是按照時間順序執(zhí)行兩個事務(wù)的行為。

mysql> create table T(c int) engine=InnoDB;insert into T(c) values(1);

我們來看看在不同的隔離級別下，事務(wù)A會有哪些不同的返回結(jié)果，也就是圖里面V1、V2、V3的返回值分別是什么。

在實(shí)現(xiàn)上，數(shù)據(jù)庫里面會創(chuàng)建一個視圖，訪問的時候以視圖的邏輯結(jié)果為準(zhǔn)。

1. 讀未提交隔離級別下直接返回記錄上的最新值，沒有視圖概念

2. 在讀提交隔離級別下，這個視圖(read-view)是在每個SQL語句開始執(zhí)行的時候創(chuàng)建的.

3. 在可重復(fù)讀隔離級別下，這個視圖是在事務(wù)啟動時創(chuàng)建的，整個事務(wù)存在期間都用這個視圖。

4. 在串行化隔離級別下直接用加鎖的方式來避免并行訪問。

我們可以看到在不同的隔離級別下，數(shù)據(jù)庫行為是有所不同的。Oracle數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)隔離級別其實(shí)就是讀提交，因此對于一些從Oracle遷移到MySQL(默認(rèn)可重復(fù)讀)的應(yīng)用，為保證數(shù)據(jù)庫隔離級別的一致，你一定要記得將MySQL的隔離級別設(shè)置為讀提交。

mysql> show variables like 'transaction_isolation';+-----------------------+----------------+| Variable_name | Value |+-----------------------+----------------+| transaction_isolation | READ-COMMITTED |+-----------------------+----------------+

總結(jié)來說，存在即合理，哪個隔離級別都有它自己的使用場景，你要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)情況來定。我想你可能會問那什么時候需要可重復(fù)讀的場景呢？我們來看一個數(shù)據(jù)校對邏輯的案例。

假設(shè)你在管理一個 個人銀行賬戶表。一個表存了每個月月底的余額，一個表存了賬單明細(xì)。這時候你要做數(shù)據(jù)校對，也就是判斷上個月的余額和當(dāng)前余額的差額，是否與本月的賬單明細(xì)一致。你一定希望在校對過程中，即使有用戶發(fā)生了一筆新的交易，也不影響你的校對結(jié)果。

這時候使用可重復(fù)讀隔離級別就很方便。事務(wù)啟動時的視圖可以認(rèn)為是靜態(tài)的，不受其他事務(wù)更新的影響。

事務(wù)隔離的實(shí)現(xiàn)

理解了事務(wù)的隔離級別，我們再來看看事務(wù)隔離具體是怎么實(shí)現(xiàn)的。這里我們展開說明可重復(fù)讀。

在MySQL中，實(shí)際上每條記錄在更新的時候都會同時記錄一條回滾操作。記錄上的最新值，通過回滾操作，都可以得到前一個狀態(tài)的值。

假設(shè)一個值從1被按順序改成了2、3、4，在回滾日志里面就會有類似下面的記錄。
當(dāng)前值是4，但是在查詢這條記錄的時候，不同時刻啟動的事務(wù)會有不同的read-view。如圖中看到的，在視圖A、B、C里面，這一個記錄的值分別是1、2、4，同一條記錄在系統(tǒng)中可以存在多個版本，就是數(shù)據(jù)庫的多版本并發(fā)控制（MVCC）。對于read-view A，要得到1，就必須將當(dāng)前值依次執(zhí)行圖中所有的回滾操作得到。

同時你會發(fā)現(xiàn)，即使現(xiàn)在有另外一個事務(wù)正在將4改成5，這個事務(wù)跟read-view A、B、C對應(yīng)的事務(wù)是不會沖突的。

你一定會問，回滾日志總不能一直保留吧，什么時候刪除呢？答案是，在不需要的時候才刪除。也就是說，系統(tǒng)會判斷，當(dāng)沒有事務(wù)再需要用到這些回滾日志時，回滾日志會被刪除。

什么時候才不需要了呢？就是當(dāng)系統(tǒng)里沒有比這個回滾日志更早的read-view的時候。

基于上面的說明，我們來討論一下為什么建議你盡量不要使用長事務(wù)。

長事務(wù)意味著系統(tǒng)里面會存在很老的事務(wù)視圖。由于這些事務(wù)隨時可能訪問數(shù)據(jù)庫里面的任何數(shù)據(jù)，所以這個事務(wù)提交之前，數(shù)據(jù)庫里面它可能用到的回滾記錄都必須保留，這就會導(dǎo)致大量占用存儲空間。

在MySQL 5.5及以前的版本，回滾日志是跟數(shù)據(jù)字典一起放在ibdata文件里的，即使長事務(wù)最終提交，回滾段被清理，文件也不會變小。我見過數(shù)據(jù)只有20GB，而回滾段有200GB的庫。最終只好為了清理回滾段，重建整個庫。

除了對回滾段的影響，長事務(wù)還占用鎖資源，也可能拖垮整個庫，這個我們會在后面講鎖的時候展開。

事務(wù)的啟動方式

如前面所述，長事務(wù)有這些潛在風(fēng)險，我當(dāng)然是建議你盡量避免。其實(shí)很多時候業(yè)務(wù)開發(fā)同學(xué)并不是有意使用長事務(wù)，通常是由于誤用所致。MySQL的事務(wù)啟動方式有以下幾種：

• 顯式啟動事務(wù)語句， begin 或 start transaction。配套的提交語句是commit，回滾語句是rollback。

• set autocommit=0，這個命令會將這個線程的自動提交關(guān)掉。意味著如果你只執(zhí)行一個select語句，這個事務(wù)就啟動了，而且并不會自動提交。這個事務(wù)持續(xù)存在直到你主動執(zhí)行commit 或 rollback 語句，或者斷開連接。

有些客戶端連接框架會默認(rèn)連接成功后先執(zhí)行一個set autocommit=0的命令。這就導(dǎo)致接下來的查詢都在事務(wù)中，如果是長連接，就導(dǎo)致了意外的長事務(wù)。

因此，我會建議你總是使用set autocommit=1, 通過顯式語句的方式來啟動事務(wù)。

但是有的開發(fā)同學(xué)會糾結(jié)多一次交互的問題。對于一個需要頻繁使用事務(wù)的業(yè)務(wù)，第二種方式每個事務(wù)在開始時都不需要主動執(zhí)行一次 begin，減少了語句的交互次數(shù)。如果你也有這個顧慮，我建議你使用commit work and chain語法。

在autocommit為1的情況下，用begin顯式啟動的事務(wù)，如果執(zhí)行commit則提交事務(wù)。如果執(zhí)行 commit work and chain則是提交事務(wù)并自動啟動下一個事務(wù)，這樣也省去了再次執(zhí)行begin語句的開銷。同時帶來的好處是從程序開發(fā)的角度明確地知道每個語句是否處于事務(wù)中。

你可以在information_schema庫的innodb_trx這個表中查詢長事務(wù)，比如下面這個語句，用于查找持續(xù)時間超過60s的事務(wù)。

select * from information_schema.innodb_trx where TIME_TO_SEC(timediff(now(),trx_started)) > 60

如何避免長事務(wù)對業(yè)務(wù)的影響

你現(xiàn)在知道了系統(tǒng)里面應(yīng)該避免長事務(wù)，如果你是業(yè)務(wù)開發(fā)負(fù)責(zé)人同時也是數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)人，你會有什么方案來避免出現(xiàn)或者處理這種情況呢？

這個問題，我們可以從應(yīng)用開發(fā)端和數(shù)據(jù)庫端來看。

首先，從應(yīng)用開發(fā)端來看：

1. 確認(rèn)是否使用了set autocommit=0。這個確認(rèn)工作可以在測試環(huán)境中開展，把MySQL的general_log開起來，然后隨便跑一個業(yè)務(wù)邏輯，通過general_log的日志來確認(rèn)。一般框架如果會設(shè)置這個值，也就會提供參數(shù)來控制行為，你的目標(biāo)就是把它改成1。

2. 確認(rèn)是否有不必要的只讀事務(wù)。有些框架會習(xí)慣不管什么語句先用begin/commit框起來。我見過有些是業(yè)務(wù)并沒有這個需要，但是也把好幾個select語句放到了事務(wù)中。這種只讀事務(wù)可以去掉。

3. 業(yè)務(wù)連接數(shù)據(jù)庫的時候，根據(jù)業(yè)務(wù)本身的預(yù)估，通過SET MAX_EXECUTION_TIME命令，來控制每個語句執(zhí)行的最長時間，避免單個語句意外執(zhí)行太長時間。（為什么會意外？在后續(xù)的文章中會提到這類案例）

其次，從數(shù)據(jù)庫端來看：

1. 監(jiān)控 information_schema.Innodb_trx表，設(shè)置長事務(wù)閾值，超過就報警/或者kill；

2. Percona的pt-kill這個工具不錯，推薦使用；

3. 在業(yè)務(wù)功能測試階段要求輸出所有的general_log，分析日志行為提前發(fā)現(xiàn)問題；

4. 如果使用的是MySQL 5.6或者更新版本，把innodb_undo_tablespaces設(shè)置成2（或更大的值）。如果真的出現(xiàn)大事務(wù)導(dǎo)致回滾段過大，這樣設(shè)置后清理起來更方便。

“MySQL的隔離性與隔離級別”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！