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事务

 
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。在MySQL中,事务支持是在引擎层实现的。你现在知道,MySQL是一个支持多引擎的系统,但并不是所有的引擎都支持事务。比如MySQL原生的MyISAM引擎就不支持事务,这也是MyISAMInnoDB取代的重要原因之一。

事务的ACID模型

A: atomicity. 原子性
一个事务内对数据库的增删改,要么全部成功,要么全部失败
undo log和 redo log
C: consistency. 一致性
redo log 和 bin log
I: isolation. 隔离性
mvcc 和 next key lock实现
D: durability. 持久性
binlog、磁盘文件表空间

并发事务产生的问题

当数据库上有多个事务同时执行的时候,就可能出现脏读(dirty read)、不可重复读(non-repeatable read)、幻读(phantom read)的问题
 
脏写
一个事务去更新或者删除了另外一个还没提交的事务更新过的数据。
如下图,有两个事务,事务A和事务B同时在更新一条数据,事务A先把他更新为A值,事务B紧接着就把他更新为B值
notion image
事务B去修改了事务A修改过的值,但是此时事务A还没提交,所以事务A随时会回滚,导致事务B修改的值也没了,这就是脏写。
脏读
一个事务去查询了另外一个还没提交的事务更新过的数据。
不可重复读
同一个事务前后两个时间点读取的数据不一致。
幻读
幻读指的就是一个事务用一样的SQL多次查询,结果每次查询都会发现查到了一些之前没看到过的数据。

隔离级别

SQL标准的事务隔离级别包括:读未提交(read uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(serializable ) 隔离级别越高,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。
 
  1. 读未提交 read uncommitted
    1. 读未提交是指,一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到。
      read uncommitted隔离级别,是不允许发生脏写的,MySQL使用行锁保证了一个事务对某一行的更新提交之后,其他事务才可以更新这行数据。但是在这种隔离级别下,可能发生脏读,不可重复读,幻读。
  1. 读提交 read committed
    1. 读提交是指,一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到。
      这个级别下,不会发生脏写和脏读 可能会发生不可重复读和幻读问题。
  1. 可重复读 REPEATABLE READ
    1. 可重复读是指,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。
      这个级别下,不会发生脏写、脏读和不可重复读的问题,因为一个事务多次查询一个数据的值,哪怕别的事务修改了这个值还提交了,也不会读到人家提交事务修改过的值,事务一旦开始,多次查询一个值,会一直读到同一个值!
  1. 串行化 SERIALIZABLE
    1. 串行化,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。
 
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。
create table T(c int) engine=InnoDB; insert into T(c) values(1);
notion image
我们来看看在不同的隔离级别下,事务A会有哪些不同的返回结果,也就是图里面V1、V2、V3的返回值分别是什么。
  • 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。
我们可以看到在不同的隔离级别下,数据库行为是有所不同的。Oracle数据库的默认隔离级别其实就是“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,你一定要记得将MySQL的隔离级别设置为“读提交”。

隔离级别的配置方式

全局生效的配置方式是,将启动参数transaction-isolation的值设置成READ-COMMITTED。你可以用show variables来查看当前的值。
show variables like 'transaction_isolation'; +-----------------------+----------------+ | Variable_name | Value | +-----------------------+----------------+ | transaction_isolation | READ-COMMITTED | +-----------------------+----------------+

隔离级别的选择

哪个隔离级别都有它自己的使用场景,要根据自己的业务情况来定。
“可重复读”的场景呢?我们来看一个数据校对逻辑的案例。
假设你在管理一个个人银行账户表。一个表存了每个月月底的余额,一个表存了账单明细。这时候你要做数据校对,也就是判断上个月的余额和当前余额的差额,是否与本月的账单明细一致。你一定希望在校对过程中,即使有用户发生了一笔新的交易,也不影响你的校对结果。
这时候使用“可重复读”隔离级别就很方便。

隔离级别和锁机制

在RR隔离级别,InnoDB对于记录加锁行为都是先采用Next-Key Lock,但是当SQL操作含有唯一索引时,Innodb会对Next-Key Lock进行优化,降级为RecordLock,仅锁住索引本身而非范围。
RC隔离级别不支持Gap Lock 和 Next-key Lock

MVCC多版本并发控制

MVCC多版本并发控制

长事务的影响

基于上面的说明,我们来讨论一下为什么建议你尽量不要使用长事务
长事务意味着系统里面会存在很老的事务视图。由于这些事务随时可能访问数据库里面的任何数据,所以这个事务提交之前,数据库里面它可能用到的回滚记录都必须保留,这就会导致大量占用存储空间。
在MySQL 5.5及以前的版本,回滚日志是跟数据字典一起放在ibdata文件里的,即使长事务最终提交,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。
除了对回滚段的影响,长事务还占用锁资源,也可能拖垮整个库。
如前面所述,长事务有这些潜在风险,我当然是建议你尽量避免。其实很多时候业务开发同学并不是有意使用长事务,通常是由于误用所致。
MySQL的事务启动方式有以下几种:
  1. 显式启动事务语句, begin 或 start transaction。配套的提交语句是commit,回滚语句是rollback。
  1. set autocommit=0,这个命令会将这个线程的自动提交关掉。意味着如果你只执行一个select语句,这个事务就启动了,而且并不会自动提交。这个事务持续存在直到你主动执行commit 或 rollback 语句,或者断开连接。
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。这就导致接下来的查询都在事务中,如果是长连接,就导致了意外的长事务。
因此,我会建议你总是使用set autocommit=1, 通过显式语句的方式来启动事务。
 
但是有的开发同学会纠结“多一次交互”的问题。对于一个需要频繁使用事务的业务,第二种方式每个事务在开始时都不需要主动执行一次 “begin”,减少了语句的交互次数。如果你也有这个顾虑,我建议你使用commit work and chain语法。
在autocommit为1的情况下,用begin显式启动的事务,如果执行commit则提交事务。如果执行 commit work and chain,则是提交事务并自动启动下一个事务,这样也省去了再次执行begin语句的开销。同时带来的好处是从程序开发的角度明确地知道每个语句是否处于事务中。
你可以在information_schema库的innodb_trx这个表中查询长事务,比如下面这个语句,用于查找持续时间超过60s的事务。
select * from information_schema.innodb_trx where TIME_TO_SEC(timediff(now(),trx_started))>60
 

如何避免长事务对业务的影响?

这个问题,我们可以从应用开发端和数据库端来看。
首先,从应用开发端来看:
  1. 确认是否使用了set autocommit=0。这个确认工作可以在测试环境中开展,把MySQL的general_log开起来,然后随便跑一个业务逻辑,通过general_log的日志来确认。一般框架如果会设置这个值,也就会提供参数来控制行为,你的目标就是把它改成1。
  1. 确认是否有不必要的只读事务。有些框架会习惯不管什么语句先用begin/commit框起来。我见过有些是业务并没有这个需要,但是也把好几个select语句放到了事务中。这种只读事务可以去掉。
  1. 业务连接数据库的时候,根据业务本身的预估,通过SET MAX_EXECUTION_TIME命令,来控制每个语句执行的最长时间,避免单个语句意外执行太长时间。(为什么会意外?在后续的文章中会提到这类案例)
其次,从数据库端来看:
  1. 监控 information_schema.Innodb_trx表,设置长事务阈值,超过就报警/或者kill;
  1. Percona的pt-kill这个工具不错,推荐使用;
  1. 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;
  1. 如果使用的是MySQL 5.6或者更新版本,把innodb_undo_tablespaces设置成2(或更大的值)。如果真的出现大事务导致回滚段过大,这样设置后清理起来更方便。
 

幻读

幻读

案例

事务案例