多版本并发控制 #

事务隔离级别 #

MySQL是一个客户端／服务器架构的软件，对于同一个服务器来说，可以有若干个客户端与之连接，每个客户端与服务器连接上之后，就可以称之为一个会话（Session）。每个客户端都可以在自己的会话中向服务器发出请求语句，一个请求语句可能是某个事务的一部分，也就是对于服务器来说可能同时处理多个事务。在事务简介的中我们说过事务有一个称之为隔离性的特性，理论上在某个事务对某个数据进行访问时，其他事务应该进行排队，当该事务提交之后，其他事务才可以继续访问这个数据。但是这样子的话对性能影响太大，我们既想保持事务的隔离性，又想让服务器在处理访问同一数据的多个事务时性能尽量高些，鱼和熊掌不可得兼，舍一部分隔离性而取性能者也。

事务并发执行遇到的问题 #

我们先得看一下访问相同数据的事务在不保证串行执行（也就是执行完一个再执行另一个）的情况下可能会出现哪些问题：

• 脏写（Dirty Write） 如果一个事务修改了另一个未提交事务修改过的数据，那就意味着发生了脏写，示意图如下： 如上图，Session A和Session B各开启了一个事务，Session B中的事务先将number列为1的记录的name列更新为'关羽'，然后Session A中的事务接着又把这条number列为1的记录的name列更新为张飞。如果之后Session B中的事务进行了回滚，那么Session A中的更新也将不复存在，这种现象就称之为脏写。这时Session A中的事务就很懵逼，我明明把数据更新了，最后也提交事务了，怎么到最后说自己啥也没干呢？

• 脏读（Dirty Read） 如果一个事务读到了另一个未提交事务修改过的数据，那就意味着发生了脏读，示意图如下： 如上图，Session A和Session B各开启了一个事务，Session B中的事务先将number列为1的记录的name列更新为'关羽'，然后Session A中的事务再去查询这条number为1的记录，如果读到列name的值为'关羽'，而Session B中的事务稍后进行了回滚，那么Session A中的事务相当于读到了一个不存在的数据，这种现象就称之为脏读。

• 不可重复读（Non-Repeatable Read） 如果一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据，并且其他事务每对该数据进行一次修改并提交后，该事务都能查询得到最新值，那就意味着发生了不可重复读，示意图如下： 如上图，我们在Session B中提交了几个隐式事务（注意是隐式事务，意味着语句结束事务就提交了），这些事务都修改了number列为1的记录的列name的值，每次事务提交之后，如果Session A中的事务都可以查看到最新的值，这种现象也被称之为不可重复读。

• 幻读（Phantom） 如果一个事务先根据某些条件查询出一些记录，之后另一个事务又向表中插入了符合这些条件的记录，原先的事务再次按照该条件查询时，能把另一个事务插入的记录也读出来，那就意味着发生了幻读，示意图如下： 如上图，Session A中的事务先根据条件number > 0这个条件查询表hero，得到了name列值为'刘备'的记录；之后Session B中提交了一个隐式事务，该事务向表hero中插入了一条新记录；之后Session A中的事务再根据相同的条件number > 0查询表hero，得到的结果集中包含Session B中的事务新插入的那条记录，这种现象也被称之为幻读。

  这里会有疑问，那如果Session B中是删除了一些符合number > 0的记录而不是插入新记录，那Session A中之后再根据number > 0的条件读取的记录变少了，这种现象算不算幻读呢？明确说一下，这种现象不属于幻读，幻读强调的是一个事务按照某个相同条件多次读取记录时，后读取时读到了之前没有读到的记录。

  那对于先前已经读到的记录，之后又读取不到这种情况，算啥呢？其实这相当于对每一条记录都发生了不可重复读的现象。幻读只是重点强调了读取到了之前读取没有获取到的记录。

SQL标准中的四种隔离级别 #

上边介绍了几种并发事务执行过程中可能遇到的一些问题，这些问题也有轻重缓急之分，我们给这些问题按照严重性来排一下序：

脏写 > 脏读 > 不可重复读 > 幻读

上边所说的舍弃一部分隔离性来换取一部分性能在这里就体现在：设立一些隔离级别，隔离级别越低，越严重的问题就越可能发生。在SQL标准中设立了4个隔离级别：

• READ UNCOMMITTED：未提交读。
• READ COMMITTED：已提交读。
• REPEATABLE READ：可重复读。
• SERIALIZABLE：可串行化。

SQL标准中规定，针对不同的隔离级别，并发事务可以发生不同严重程度的问题，具体情况如下：

MySQL中支持的四种隔离级别 #

不同的数据库厂商对SQL标准中规定的四种隔离级别支持不一样，比方说Oracle就只支持READ COMMITTED和SERIALIZABLE隔离级别。MySQL虽然支持4种隔离级别，但与SQL标准中所规定的各级隔离级别允许发生的问题却有些出入，MySQL在REPEATABLE READ隔离级别下，是可以禁止幻读问题的发生的。

MySQL的默认隔离级别为REPEATABLE READ。

设置事务的隔离级别 #

我们可以通过下边的语句修改事务的隔离级别：

SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level;

其中的level可选值有4个：

level: {
     REPEATABLE READ
   | READ COMMITTED
   | READ UNCOMMITTED
   | SERIALIZABLE
}

MVCC原理 #

版本链 #

对于使用InnoDB存储引擎的表来说，它的聚簇索引记录中都包含两个必要的隐藏列（row_id并不是必要的，如果创建的表中有主键或者非NULL的UNIQUE键时都不会包含row_id列）：

• trx_id：每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把该事务的事务id赋值给trx_id隐藏列。
• roll_pointer：每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。

比如我们在表hero中只包含一条记录：

mysql> SELECT * FROM hero;
+--------+--------+---------+
| number | name   | country |
+--------+--------+---------+
|      1 | 刘备   | 蜀      |
+--------+--------+---------+
1 row in set (0.07 sec)

假设插入该记录的事务id为80，那么此刻该条记录的示意图如下所示：

insert undo 只在事务回滚时起作用，当事务提交后，该类型的undo日志就没用了，它占用的Undo Log Segment也会被系统回收(也就是该undo日志占用的Undo页面链表要么被重用，要么被释放)。虽然真正的insert undo日志占用的存储空间被释放了，但是roll_pointer的值不会被清除，roll_pointer的属性占用7个字节，第一个比特位就标记它指向的undo日志的类型，如果该比特位值为1时，就代表它指向的undo日志类型为insert undo。

假设之后两个事务id分别为100、200的事务对这条记录进行UPDATE操作，操作流程如下： 每次对记录进行改动，都会记录一条undo日志，每条undo日志也都有一个roll_pointer属性(INSERT 对应的undo日志没有该属性，因为该记录没有更早的版本)，可以将这些undo日志都连起来，串成一个链表，现在hero的表情况如下图所示： 对该记录每次更新后，都会将旧值放到一条undo日志中，就算是该记录的一个旧版本，随着更新次数的增多，所有的版本都会被roll_pointer属性连接成一个链表，我们把这个链表称之为版本链，版本链的头节点就是当前记录最新的值。另外，每个版本中还包含生成该版本时对应的事务id。

ReadView #

对于使用 READ UNCOMMITTED隔离级别的事务来说，由于可以读到未提交事务修改过的记录，所以直接读取记录的最新版本就可以，对于使用SERIALIZABLE隔离级别的事务来说，InnoDB规定使用加锁的方式来访问记录，对于使用READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的事务来说，都必须保证读到已经提交了的事务修改过的记录，也就是说假如另一个事务已经修改了记录但是尚未提交，是不能直接读取最新版本的记录的，核心问题就是：需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的。为此，InnoDB的提出了一个ReadView的概念，这个ReadView中主要包含4个比较重要的内容：

• m_ids：表示在生成ReadView时，当前系统中活跃的读写事务id列表。
• min_trx_id：表示生成ReadView时，当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m_ids中最小的值。
• max_trx_id：表示生成ReadView时，系统中应该分配给下一个事务的id值。

注意max_trx_id并不是m_ids中的最大值，事务id是递增分配的。比方说现在有id为1，2，3这三个事务，之后id为3的事务提交了。那么一个新的读事务在生成ReadView时，m_ids就包括1和2，min_trx_id的值就是1，max_trx_id的值就是4。

• creator_trx_id：表示生成该ReadView的事务的事务id。

只有在对表中的记录做改动时（执行INSERT、DELETE、UPDATE这些语句时）才会为事务分配事务id，否则在一个只读事务中的事务id值都默认为0。