例子:

  1. mysql> CREATE TABLE `t` (
  2. `id` int(11) NOT NULL,
  3. `k` int(11) DEFAULT NULL,
  4. PRIMARY KEY (`id`)
  5. ) ENGINE=InnoDB;
  6. insert into t(id, k) values(1,1),(2,2);

实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图1
begin/start transaction 命令并不是一个事务的起点,在执行到它们之后的第一个操作InnoDB表的语句(第一个快照读语句),事务才真正启动。

  • 如果你想要马上启动一个事务,可以使用start transaction with consistent snapshot 这个命令。
  • 事务C没有显式地使用begin/commit,表示这个update语句本身就是一个事务,语句完成的时候会自动提交。
  • 事务B在更新了行之后查询; 事务A在一个只读事务中查询,并且时间顺序上是在事务B的查询之后。
  • 事务B查到的k的值是3,而事务A查到的k的值是1,为什呢?

**

视图

  • 一个是view。它是一个用查询语句定义的虚拟表
    • 在调用的时候执行查询语句并生成结果。
    • 创建视图的语法是create view … ,而它的查询方法与表一样。
  • 另一个是InnoDB在实现MVCC时用到的一致性读视图,即consistent read view,用于支持RC(Read Committed,读提交)和RR(Repeatable Read,可重复读)隔离级别的实现。

它没有物理结构,作用是事务执行期间用来定义“我能看到什么数据”。

快照

在可重复读隔离级别下,事务在启动的时候就“拍了个快照”。注意,这个快照是基于整库的。

这时,你会说这看上去不太现实啊。如果一个库有100G,那么我启动一个事务,MySQL就要拷贝100G的数据出来,这个过程得多慢啊。可是,我平时的事务执行起来很快啊。
实际上,我们并不需要拷贝出这100G的数据。我们先来看看这个快照是怎么实现的。

InnoDB里面每个事务有一个唯一的事务ID,叫作transaction id。它是在事务开始的时候向InnoDB的事务系统申请的,是按申请顺序严格递增的。

而每行数据也都是有多个版本的。每次事务更新数据的时候,都会生成一个新的数据版本,并且把transaction id赋值给这个数据版本的事务ID,记为row trx_id。同时,旧的数据版本要保留,并且在新的数据版本中,能够有信息可以直接拿到它。

  • 也就是说,数据表中的一行记录,其实可能有多个版本(row),每个版本有自己的row trx_id。

实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图2

  • 虚线框里是同一行数据的4个版本,当前最新版本是V4,k的值是22,它是被transaction id 为25的事务更新的,因此它的row trx_id也是25。
  • 图中的三个虚线箭头,就是undo log;而V1、V2、V3并不是物理上真实存在的,而是每次需要的时候根据当前版本和undo log计算出来的。比如,需要V2的时候,就是通过V4依次执行U3、U2算出来。

快照:
按照可重复读的定义,一个事务启动的时候,能够看到所有已经提交的事务结果。但是之后,这个事务执行期间,其他事务的更新对它不可见。

因此,一个事务只需要在启动的时候声明说,“以我启动的时刻为准,如果一个数据版本是在我启动之前生成的,就认;如果是我启动以后才生成的,我就不认,我必须要找到它的上一个版本”。

  • 如果“上一个版本”也不可见,那就得继续往前找。还有,如果是这个事务自己更新的数据,它自己还是要认的。
  • 实现上, InnoDB为每个事务构造了一个数组,用来保存这个事务启动瞬间,当前正在“活跃”的所有事务ID。“活跃”指的就是,启动了但还没提交。
    • 数组里面事务ID的最小值记为低水位
    • 当前系统里面已经创建过的事务ID的最大值加1记为高水位。
    • 这个视图数组和高水位,就组成了当前事务的一致性视图(read-view)。
    • 数据版本的可见性规则,就是基于数据的row trx_id和这个一致性视图的对比结果得到的。
    • 实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图3
    • 对于当前事务的启动瞬间来说,一个数据版本的row trx_id,有以下几种可能:
      • 如果落在绿色部分,表示这个版本是已提交的事务或者是当前事务自己生成的,这个数据是可见的;
      • 如果落在红色部分,表示这个版本是由将来启动的事务生成的,是肯定不可见的;
      • 如果落在黄色部分,那就包括两种情况
        • 若 row trx_id在数组中,表示这个版本是由还没提交的事务生成的,不可见;
        • 若 row trx_id不在数组中,表示这个版本是已经提交了的事务生成的,可见
          • 比如当前活跃的是100,150;如果有一个130的id的数据是可以看见的,因为130已经提交了,他在当前事务启动时候已经提交了
    • 实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图4
      • 如果有一个事务,它的低水位是18,那么当它访问这一行数据时,就会从V4通过U3计算出V3,所以在它看来,这一行的值是11

总结下来:

  1. 版本未提交,不可见;
  2. 版本已提交,但是是在视图创建后提交的,不可见;
  3. 版本已提交,而且是在视图创建前提交的,可见。

    分析

    实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图5
    回到这个问题上来,为什么A读到的是1?
  • 假设,事务A开始之前,系统里只有一个活跃的事务ID是99
  • 事务A、B、C的版本号分别是100、101、102,且当前系统里只有这四个事务
  • 三个事务开始前,(1,1)这一行数据的row trx_id事务id是90

    所以:
    事务A的视图数组就是[99,100]
    事务B的视图数组就是[99,100,101]
    事务C的视图数组就是[99,100,101,102]
    实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图6

  • 第一个有效更新是事务C,把数据从(1,1)改成了(1,2)。

    • 这个数据的最新版本的row trx_id是102,而90这个版本已经成为了历史版本。
  • 有效更新是事务B,把数据从(1,2)[update逻辑]改成了(1,3)。
    • 这时候,这个数据的最新版本(即row trx_id)是101,而102又成为了历史版本。
    • 事务B的update语句,如果按照一致性读,好像结果不对哦?
      • 事务B的视图数组是先生成的,之后事务C才提交,不是应该看不见(1,2)吗,怎么能算出(1,3)来?
      • 实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图7
      • 如果事务B在更新之前查询一次数据,这个查询返回的k的值确实是1。
      • 但是,当它要去更新数据的时候,就不能再在历史版本上更新了,否则事务C的更新就丢失了。
        • 因此,事务B此时的set k=k+1是在(1,2)的基础上进行的操作。
        • 所以,这里就用到了这样一条规则:更新数据都是**先读后写的,而这个读,只能读当前的值,称为“当前读**”(current read)。
        • 在更新的时候,当前读拿到的数据是(1,2),更新后生成了新版本的数据(1,3),这个新版本的row trx_id是101。
      • 在执行事务B查询语句的时候,一看自己的版本号是101,最新数据的版本号也是101,是自己的更新,可以直接使用,所以查询得到的k的值是3。
      • 其实,除了update语句外,select语句如果加锁,也是当前读。
        • image.png
  • 在事务A查询的时候,其实事务B还没有提交,但是它生成的(1,3)这个版本已经变成当前版本了。但这个版本对事务A必须是不可见的,否则就变成脏读了。
    • 现在事务A要来读数据了,它的视图数组是[99,100]。当然了,读数据都是从当前版本读起的。所以,事务A查询语句的读数据流程是这样的:
    • 找到(1,3)的时候,判断出row trx_id=101,比高水位大,处于红色区域,不可见;
    • 接着,找到上一个历史版本,一看row trx_id=102,比高水位大,处于红色色区域,可见。
    • 再往前找,终于找到了(1,1),它的row trx_id=90,比低水位小,处于绿色区域,可见。
  1. 版本未提交,不可见;
  2. 版本已提交,但是是在视图创建后提交的,不可见;
  3. 版本已提交,而且是在视图创建前提交的,可见。

现在,我们用这个规则来判断图4中的查询结果,事务A的查询语句的视图数组是在事务A启动的时候生成的,这时候:

  • (1,3)还没提交,属于情况1,不可见;
  • (1,2)虽然提交了,但是是在视图数组创建之后提交的,属于情况2,不可见;
  • (1,1)是在视图数组创建之前提交的,可见。

更进一步的:
假设事务C不是马上提交的,而是变成了下面的事务C’,会怎么样呢?
实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图9

  1. 事务C’的不同是,更新后并没有马上提交,在它提交前,事务B的更新语句先发起了。
  2. 虽然事务C’还没提交,但是(1,2)这个版本也已经生成了,并且是当前的最新版本。
  3. 事务B的更新语句会怎么处理呢?
    1. “两阶段锁协议”就要上场了。事务C’没提交,也就是说(1,2)这个版本上的写锁还没释放。而事务B是当前读,必须要读最新版本,而且必须加锁,因此就被锁住了,必须等到事务C’释放这个锁,才能继续它的当前读。

实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图10

再进一步:
读提交隔离级别下,事务A和事务B的查询语句查到的k,分别应该是多少呢?

实战:隔离-事务到底是隔离的还是不隔离的 - 图11
事务A的查询语句的视图数组是在执行这个语句的时候创建的,时序上(1,2)、(1,3)的生成时间都在创建这个视图数组的时刻之前。但是,在这个时刻:

  • (1,3)还没提交,属于情况1,不可见;
  • (1,2)提交了,属于情况3,可见。

所以,这时候事务A查询语句返回的是k=2。
显然地,事务B查询结果k=3。

可重复读的实现

  1. 可重复读的核心就是一致性读(consistent read);
  2. 而事务更新数据的时候,只能用当前读。
  3. 如果当前的记录的行锁被其他事务占用的话,就需要进入锁等待。

读提交的逻辑和可重复读的逻辑类似,它们最主要的区别是:

  • 在可重复读隔离级别下,只需要在事务开始的时候创建一致性视图,之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图;
  • 在读提交隔离级别下,每一个语句执行前都会重新算出一个新的视图。