3、《事务隔离》

03 | 事务隔离：为什么你改了我还看不见？

 

前言

 

    事物的特性：ACID（Atomicity原子性、Consistency一致性、Isolation隔离性、Durability持久性）

 

一、隔离性与隔离级别

 

    当数据库有多个事务同时执行时候，就可能出现脏读、不可重复读、幻读的问题，为了解决这几个问题。就有了“隔离级别”的概念。

 

    当隔离得越彻底，效率就越低。因此许多时候，寻找这里面的平衡点很重要，SQL标准事务隔离级别有：

• 读未提交（uncommitted）：一个事务还没提交时候，他做的变更就能被别的事务看见。
• 读提交（read committed）：一个事务必须在提交之后，他做的变更才能被别的事务看见。
• 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。

        

        以上这4种隔离级别，并行性能依次降低，安全性依次提高。

 

  查看当前事务隔离级别：show variables like 'transaction_isolation';

 

 举例说明四种隔离级别，其中“读提交”和“可重复读”比较难懂。

 

• 读未提交（uncommitted）：    V1 = 2，V2 = 2，V3 = 2。
• 读提交（read committed）：   V1 = 1，V2 = 2，V3 = 2。
• 可重复读（repeatable read）：V1 = 1，V2 = 1，V3 = 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。
• 串行化（serializable）：           V1 = 1，V2 = 1，V3 = 2。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。

 

  实际上，内部机制会创建一个视图：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 SQL 语句开始执行的时候创建的；
• 在“读未提交”隔离级别下，直接返回记录上的最新值，没有视图概念；
• 在“串行化”隔离级别下，直接用加锁的方式来避免并行访问。

 

    迁移库的注意事项：

    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。MySQL 数据库的默认隔离级别其实就是“可重复读”，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”。

    换而言之，在做数据库迁移时候 ，必须保证二者的隔离级别一致，否则迁移后的数据会出问题。

 

 

 

 

二、隔离级别的应用场景

        总结来说，存在即合理，每种隔离级别都有自己的使用场景，你要根据自己的业务情况来定。

        我想你可能会问那什么时候需要“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。一个表存了账户余额，一个表存了账单明细。到了月底你要做数据校对，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。事务启动时的视图可以认为是静态的，不受其他事务更新的影响。

 

三、事务隔离的实现

 

        这里我们展开说明“RR可重复读”。

 

        在 MySQL 中，实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。记录上的最新值，通过回滚操作，都可以得到前一个状态的值。 同一条记录在系统中可以存在多个版本，这就是数据库的多版本并发控制（MVCC）。

        你一定会问，回滚日志总不能一直保留吧，什么时候删除呢？答案是，在不需要的时候才删除。也就是说，系统会判断，当没有事务再需要用到这些回滚日志时，回滚日志会被删除。

        什么时候才不需要了呢？就是当系统里没有比这个回滚日志更早的 read-view 的时候。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。

 

四、事务的启动方式

        切记：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，这个我们会在后面讲锁的时候展开。

 

        建议大家通过显示方式启动事务，也就是autocommit参数设置为1，通过显式语句（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。）的方式来启动事务。

         commit work and chain的语法是提交事务并且开启下一个事务。这种可以减少下一个事务执行一次begin 或 start transaction的语句开销。

 

        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

 

五、如何避免长事务

     ---------------从开发端着手-------------

• 显示启动事务：也就是autocommit参数设置为1。
• 取消只读事务：如果当前业务逻辑，只涉及查，不涉及增删改，那么这种只读事务就应该去掉。
• 避免事务语句执行时间过长：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。（PS：如果有这种业务时候，我们应该采取其他方式，比如分批次写）

      ---------------从数据库端着手-------------

• 监控 information_schema.Innodb_trx 表，设置长事务阈值，超过就报警 / 或者 kill（一般别kill，因为可能造成业务影响，建议报警，然后及时去修改业务代码）；
• Percona 的 pt-kill 这个工具不错，推荐使用；
• 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；
• 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。