ACID及四种隔离级别的解释,innodb中事务的隔离级

以下内容出自《高性能MySQL》第三版,了解事务的ACID及四种隔离级有助于我们更好的理解事务运作。

最近买了《高性能MySQL》这本书回来看,从中收益颇多!我来一吐为快!

下面举一个银行应用是解释事务必要性的一个经典例子。假如一个银行的数据库有两张表:支票表(checking)和储蓄表(savings)。现在要从用户Jane的支票账户转移200美元到她的储蓄账户,那么至少需要三个步骤:

我们都知道事务,那么在什么情况下我们需要使用事务呢?

1、检查支票账户的余额高于或者等于200美元。

银行应用是解释事务的一个经典例子。假设一个银行的数据库有两张表:支票(checking)和储蓄(savings)表。现在johnson要从支票账户中转移200块大洋到储蓄表中,那么至少需要三个步骤:

2、从支票账户余额中减去200美元。

  1. 检查支票账户余额是否高于200块大洋
  2. 支票账户减少200块大洋
  3. 储蓄账户中增加200块大洋

3、在储蓄帐户余额中增加200美元。

试想一下,如果上面步骤执行到第二步,突然因为什么原因而终止了,顾客支票账户中莫名其妙的减少了200块大洋。如果顾客恰好是一位情绪激动的大妈,那你就等着大妈带着平底锅和四级头去银行找你吧!

上述三个步骤的操作必须打包在一个事务中,任何一个步骤失败,则必须回滚所有的步骤。

所以为了避免这种情况,就必须用到事务,上述三个步骤中有任何一个执行失败,就必须回滚所有的步骤,以免有大妈找上门。事务SQL如下所示:

 

  1. START TRANSACTION;
  2. SELECT balance FROM checking WHERE customer_id=123456;
  3. UPDATE checking SET balance = balance - 200 WHERE customer_id=123456;
  4. UPDATE savings SET balance = balance 200 WHERE customer_id=123456;
  5. COMMIT;

可以用START TRANSACTION语句开始一个事务,然后要么使用COMMIT提交将修改的数据持久保存,要么使用ROLLBACK撤销所有的修改。事务SQL的样本如下:

事务之所以可靠,当然离不开ACID特性:

  1. start transaction;

  2. select balance from checking where customer_id = 10233276;

  3. update checking set balance = balance - 200.00 where customer_id = 10233276;

  4. update savings set balance = balance 200.00 where customer_id = 10233276;

  5. commit;

  • 原子性(atomicity):整个事务中的操作要么全部成功,要么全部失败。
  • 一致性(consistency):数据库总是从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。比如上面所说的,事务开始前和执行后,顾客johnson在银行的总账户余额是一样的。
  • 隔离性(isolation):通常来说,一个事务所做的修改在提交之前,其他事务是不可见的。也就是说事务间是相互隔离的。
  • 持久性(durability):事务在提交之后,对数据库数据所做的修改是永久性的。

 

细心的人可能会注意到。在讨论隔离性的时候,我用了“通常来说”,下面就让我们讨论下事务的隔离级别。

ACID表示原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔离性(isolation)和持久性(durability)。一个很好的事务处理系统,必须具备这些标准特性:

隔离级别 脏读可能性 不可重复读可能性 幻读可能性 加锁读
READ UNCOMMITTED YES YES YES NO
READ COMMITTED NO YES YES NO
REPEATABLE READ NO NO YES NO
SERIALIZABLE NO NO NO YES

 

 

原子性(atomicity)

  • 未提交读(READ UNCOMMITTED):事务中的修改,即使没有提交,其他事务也可以读到,这就有可能造成了脏读。
  • 提交读(READ COMMITTED):大多数数据库系统默认实用的隔离级别就是这种,但mysql不是。READ COMMITTED就是在事务提交前,所做的修改对其他事务是不可见的。但READ COMMITTED可能会造成不可重复读。就是在一个事务中,同样的查询语句,可能会得到不一样的结果。其实就是在两次查询中间,另一个事务修改了查询结果的值。
  • 可重复读(REPETABLE READ):REPETABLE READ解决了脏读和不可重复读的问题,但理论上,REPETABLE READ无法解决幻读的问题。幻读就是指,一个事务在读取某一范围的值时,另一个事务恰好在该范围内插入了新纪录,那么当你再次读取该范围的值时,就会产生幻行。这与不可重复读有点像,只不过不可重复读时UPDATE,而幻读时INSERT
  • 可串行化(SERIALIZABLE):SERIALIZABLE读取每一行数据都要加锁,强制事务串行执行,所以可能导致大量的超时和锁争用问题。

  一个事务必须被视为一个不可分割的最小工作单元,整个事务中的所有操作要么全部提交成功,要么全部失败回滚,对于一个事务来说,不可能只执行其中的一部分操作,这就是事务的原子性

到这里,如果还不是太懂,你需要细细消化下前面的内容,这时可以打开mysql,将隔离级别设置为READ COMMITTED。然后试试它是不是解决了脏读,会不会出现不可重复读?再将隔离级别设置为REPETABLE READ。看看REPETABLE READ是不是解决了不可重复读,会不会出现幻读?

一致性(consistency)

SET session transaction isolation level read committed;

     数据库总是从一个一致性的状态转换到另一个一致性的状态。(在前面的例子中,一致性确保了,即使在执行第三、四条语句之间时系统崩溃,支票账户中也不会损失200美元,因为事务最终没有提交,所以事务中所做的修改也不会保存到数据库中。)

如果你真的实验了,会发现mysql的REPETABLE READ隔离级别并不会出现幻读的现象。那你有没有想过mysql的事务是怎么实现的呢?

隔离性(isolation)

你肯定听说mysql的表锁和行锁,那你可能以为事务是基于行锁实现的。其实并没有那么简单,为了提高并发性能,mysql的大多是事务引擎都同时实现了多版本并发控制(MVCC)。它在很多情况下避免了加锁操作,所以开销更低。MVCC大都实现了非阻塞的读操作,写操作也只锁定必要的行。

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