MySQL事务和锁
ACID 特性
在关系型数据库管理系统中,一个逻辑工作单元要成为事务,必须满足这 4 个特性,即所谓的 ACID:
原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。
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原子性
原子性:事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。修改—》Buffer Pool修改—》刷盘。可能会有下面两种情况:
事务提交了,如果此时Buffer Pool的脏页没有刷盘,如何保证修改的数据生效? Redo如果事务没提交,但是Buffer Pool的脏页刷盘了,如何保证不该存在的数据撤销?Undo每一个写事务,都会修改ufferPool,从而产生相应的Redo/Undo日志,在Buffer Pool 中的页被刷到磁盘之前,这些日志信息都会先写入到日志文件中,如果 Buffer Pool 中的脏页没有刷成功,此时数据库挂了,那在数据库再次启动之后,可以通过 Redo 日志将其恢复出来,以保证脏页写的数据不会丢失。如果脏页刷新成功,此时数据库挂了,就需要通过Undo来实现了 -
一致性
一致性:指的是事务开始之前和事务结束之后,数据库的完整性限制未被破坏。一致性包括两方面的内容,分别是约束一致性和数据一致性。
约束一致性:创建表结构时所指定的外键、Check、唯一索引等约束,可惜在 MySQL 中不支持Check
数据一致性:是一个综合性的规定,因为它是由原子性、持久性、隔离性共同保证的结果,而不是单单依赖于某一种技术。
一致性也可以理解为数据的完整性。数据的完整性是通过原子性、隔离性、持久性来保证的,而这3个
特性又是通过 Redo/Undo 来保证的。逻辑上的一致性,包括唯一索引、外键约束、check 约束,这属
于业务逻辑范畴 -
隔离性
隔离性:指的是一个事务的执行不能被其他事务干扰,即一个事务内部的操作及使用的数据对其他的并发事务是隔离的。
InnoDB 支持的隔离性有 4 种,隔离性从低到高分别为:读未提交、读提交、可重复读、可串行化。锁和多版本控制(MVCC)技术就是用于保障隔离性的 -
持久性
持久性:指的是一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的,后续的操作或故障不应该对其有任何影响,不会丢失。
如下图所示,一个“提交”动作触发的操作有:binlog落地、发送binlog、存储引擎提交、flush_logs,check_point、事务提交标记等。这些都是数据库保证其数据完整性、持久性的手段
MySQL的持久性也与WAL技术相关,redo log在系统Crash重启之类的情况时,可以修复数据,从而保障事务的持久性。通过原子性可以保证逻辑上的持久性,通过存储引擎的数据刷盘可以保证物理上的持久性。
- 关系
ACID 及它们之间的关系如下图所示,4个特性中有3个与 WAL 有关系,都需要通过Redo、Undo 日志
来保证等。
WAL的全称为Write-Ahead Logging,先写日志,再写磁盘。
事务控制的演进
并发事务
事务并发处理可能会带来一些问题,比如:更新丢失、脏读、不可重复读、幻读等。
- 更新丢失
当两个或多个事务更新同一行记录,会产生更新丢失现象可以分为回滚覆盖和提交覆盖。
回滚覆盖:一个事务回滚操作,把其他事务已提交的数据给覆盖了。
提交覆盖:一个事务提交操作,把其他事务已提交的数据给覆盖了。 - 脏读
一个事务读取到了另一个事务修改但未提交的数据。 - 不可重复读
一个事务中多次读取同一行记录不一致,后面读取的跟前面读取的不一致。 - 幻读
一个事务中多次按相同条件查询,结果不一致。后续查询的结果和面前查询结果不同,多了或少了几行记录
排队
最简单的方法,就是完全顺序执行所有事务的数据库操作,不需要加锁,简单的说就是全局排队。序列化执行所有的事务单元,数据库某个时刻只处理一个事务操作,特点是强一致性,处理性能低。
排他锁
引入锁之后就可以支持并发处理事务,如果事务之间涉及到相同的数据项时,会使用排他锁,或叫互斥
锁,先进入的事务独占数据项以后,其他事务被阻塞,等待前面的事务释放锁
在整个事务1结束之前,锁是不会被释放的,所以,事务2必须等到事务1结束之后开始
读写锁
读和写操作:读读、写写、读写、写读。
读写锁就是进一步细化锁的颗粒度,区分读操作和写操作,让读和读之间不加锁,这样下面的两个事务就可以同时被执行了
读写锁,可以让读和读并行,而读和写、写和读、写和写这几种之间还是要加排他锁
MVCC
多版本控制MVCC,也就是Copy on Write的思想。MVCC除了支持读和读并行,还支持读和写、写和读的并行,但为了保证一致性,写和写是无法并行的。
在事务1开始写操作的时候会copy一个记录的副本,其他事务读操作会读取这个记录副本,因此不会影
响其他事务对此记录的读取,实现写和读并行。