MySQL基础知识——MySQL事务

事务背景

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什么是事务？

一组由一个或多个数据库操作组成的操作组，能够原子的执行，且事务间相互独立；

简单来说，事务就是要保证一组数据库操作，要么全部成功，要么全部失败。

注：MySQL是一个支持多引擎的系统，并不是所有的引擎都支持事务。

提到事务，你肯定会想到ACID（Atomicity、 Consistency、 Isolation、 Durability），那么什么是ACID呢？

• 原子性（Atomicity）：事务中的操作全部执行，或一个也不执行；
• 隔离性（Isolation）：事务的执行独立于其它事务，互不影响；（影响程度根据隔离级别而定）
• 持久性（Durability）：事务中的操作完成，则对数据库的影响不会变更，持久保存；
• 一致性（Consistency）：事务执行的结果是可预期的，同样的输入一定得出同样的输出；

保证数据一致性，是事务操作的最终目的（AID皆为此）；

隔离性与隔离级别

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当数据库上有多个事务同时执行的时候， 就可能出现脏读（dirtyread） 、 不可重复读（non-repeatable read） 、 幻读（ phantom read） 的问题， 为了解决这些问题， 就有了“隔离级别”的概念。

在谈隔离级别之前， 你首先要知道， 隔离得越严实， 效率就会越低。 因此很多时候， 我们都要在二者之间寻找一个平衡点。

下面对SQL标准的事务隔离级别进行逐一介绍（隔离性由低到高）：

• 读未提交（read uncommitted）： 一个事务还没提交时， 它做的变更就能被别的事务看到。
• 读提交（read committed）： 一个事务提交之后， 它做的变更才会被其他事务看到。
• 可重复读（repeatable read）： 一个事务执行过程中看到的数据， 总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。 当然在可重复读隔离级别下， 未提交变更对其他事务也是不可见的。
• 串行化（serializable）： 顾名思义是对于同一行记录， “写”会加“写锁”， “读”会加“读锁”。 当出现读写锁冲突的时候， 后访问的事务必须等前一个事务执行完成， 才能继续执行。

其中“读提交”和“可重复读”比较难理解，下面用一个例子说明这几种隔离级别。

假设数据表T中只有一列， 其中一行的值为1， 下面是按照时间顺序执行两个事务的行为。

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

 

接下来，我们看一下在不同隔离级别下，事务A会有哪些不同的返回结果：

• 若隔离级别是“读未提交”， 则V1的值就是2。 这时候事务B虽然还没有提交， 但是结果已经被A看到了。 因此， V2、 V3也都是2。
• 若隔离级别是“读提交”， 则V1是1， V2的值是2。 事务B的更新在提交后才能被A看到。 所以， V3的值也是2。
• 若隔离级别是“可重复读”， 则V1、 V2是1， V3是2。 之所以V2还是1， 遵循的就是这个要求：事务在执行期间看到的数据前后必须是一致的。
• 若隔离级别是“串行化”， 则在事务B执行“将1改成2”的时候， 会被锁住。 直到事务A提交后，事务B才可以继续执行。 所以从A的角度看， V1、 V2值是1， V3的值是2。

在实现上，数据库里面会创建一个视图，访问的时候以视图的逻辑结果为准。

• 在“可重复读”隔离级别下，这个视图是在事务启动时创建的，整个事务存在期间都用这个视图。
• 在“读提交”隔离级别下，这个视图是在每个SELECT语句开始执行的时候创建的。

注1：“读未提交”隔离级别下直接返回记录上的最新值，所以没有视图概念。而“串行化”隔离级别下直接使用加锁的方式来避免并发访问。

注2：不同数据库其默认隔离级别有所差异。Oracle默认隔离界别为“读提交”，因此对于一些从Oracle迁移到MySQL的应用，为保证数据库隔离级别的一致，需要把MYSQL隔离级别设为“读提交”，MySQL默认隔离级别为“可重复读”。

事务隔离的实现

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下面以“可重复读”隔离级别为例，介绍事务隔离是怎么实现的。

在MySQL中，实际上每条记录在更新的时候都会记录一条回滚操作。记录上的最新值，通过回滚操作，都可以得到前一个状态值。

假设一个值从1被按顺序改成了2、3、4，在回滚日志里面就会有类似下面的记录：

记录当前值是4，在查询记录时，不同时刻启动的事务会有不同的read-view。在视图A、B、C里面，这一个记录的值分别是1、2、4，同一条记录在系统中可以存在多个版本，就是数据库的多版本并发控制（MVCC）；对于read-view A，要得到1，就必须将当前值依次执行图中所有的回滚操作得到。

同时你会发现， 即使现在有另外一个事务正在将4改成5， 这个事务跟read-view A、 B、 C对应的事务是不会冲突的。

问：回滚日志什么时候删除？

当没有事务再需要用到这些回滚段日志时，回滚日志会被删除。即当系统里没有比这个回滚日志更早的read-view的时候。（换句话说，回滚日志一般在当前视图所在事务中才会被用到）

问：为什么建议尽量不要使用长事务？

1）长事务表示系统存在很老的事务视图。这些事务可能访问数据库的任何数据，所以事务提交前，可能用到的回滚记录必须保留，导致回滚记录占用大量存储空间；

2）回滚日志跟数据字典一起放在ibdata文件中，即使长事务提交，回滚段被清理，文件也不会变小。我见过数据只有20GB，而回滚段有200GB的库。最终只好为了清理回滚段，重建整个库。（ MySQL

3）长事务还占用锁资源，也可能拖垮整个库；

问：为避免长事务，业务开发和DBA分别应该采取哪些措施？

业务侧：

1）去掉没必要的事务，比如查询语句；

2）设置SQL执行超时时间；

DBA侧：

1）监控 information_schema.Innodb_trx表，设置长事务阈值，超过就报警/或者kill；

2）Percona的pt-kill这个工具不错，推荐使用；

3）在业务功能测试阶段要求输出所有的general_log，分析日志行为提前发现问题；

4）把innodb_undo_tablespaces设置>=2,出现大事务导致回滚段过大，方便清理。（MySQL >= 5.6）

事务的启动方式

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autocommit用于决定是否开启事务自动提交：

1）autocommit=0

• 手动提交，当用户执行start transaction/begin时（事务初始化），一个事务开启，当用户执行commit命令时当前事务提交。从用户执行start transaction命令到用户执行commit之间的一系列操作为一个完整的事务周期。回滚事务使用rollback命令；
• 如果为显式通过start transaction/begin开启事务，则会在执行SQL时自动开启一个事务，但不提交；

2）autocommit=1

• 若用户未执行start transaction/begin对数据库进行操作，系统默认用户对数据库的每一个操作为一个孤立的事务，也就是说用户每进行一次操作系都会即时提交或者即时回滚。这种情况下用户的每一个操作都是一个完整的事务周期。
• 若显式执行start transaction/begin，则需要显式提交；情况同autocommit=0；

注：有些客户端连接框架会默认连接成功后先执行一个set autocommit=0的命令。这可能导致接下来的查询都在事务中，如果是长连接，就可能导致了意外的长事务；比如Java的Spring框架，可以显式告诉驱动，是否在事务环境中执行语句。

问：事务在什么时候会被隐式提交？

1）当设置autocommit = 1时，对于已经开启但是未提交的事务，若遇到DDL/begin/lock table/unlock table等语句时，会自动提交上一个事务；

2）当设置autocommit = 0时，对于已经开启但是未提交的事务，若遇到DDL/begin/lock table/unlock table等语句时，会自动回滚上一个事务；

MVCC实现

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MVCC在InnoDB引擎层基于read view实现。

问：什么是事务ID？

1）引擎层用于唯一标识事务的ID，在事务开始时由InnoDB事务系统分配，按申请顺序严格递增；越早发起的事务，事务ID越小；

2）begin/start transaction命令不是InnoDB事务的起点，故不会生成事务ID；直到执行变更InnoDB表的语句，才会生成事务ID；

问：什么是数据版本？

1）每行数据有多个版本，按照事务ID倒序排列，每次事务更新数据时，会生成一个新的数据版本，并在版本中记录事务ID，即row trx_id；

2）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，可通过遍历拿到对应trx_id的版本；

3）数据版本存放在undo log中，每次查询时根据当前版本和undo log向前推算得出结果。比如，查询V2时，通过V4依次执行V3、V2算出来；

MVCC 并发控制原理详见：MVCC 并发控制原理-源码解析（非常详细）-CSDN博客