mysql 隔离级别设置为什么比较好

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术式之后皆为逻辑,一切皆为需求和实现。希望此文能从需求、现状和解决方式的角度帮大家理解隔离级别。


隔离级别的产生

在串型执行的条件下,数据修改的顺序是固定的、可预期的结果,但是并发执行的情况下,数据的修改是不可预期的,也不固定,为了实现数据修改在并发执行的情况下得到一个固定、可预期的结果,由此产生了隔离级别。

所以隔离级别的作用是用来平衡数据库并发访问与数据一致性的方法。


事务的4种隔离级别

READ UNCOMMITTED       未提交读,可以读取未提交的数据。READ COMMITTED         已提交读,对于锁定读(select with for update 或者 for share)、update 和 delete 语句,                       InnoDB 仅锁定索引记录,而不锁定它们之间的间隙,因此允许在锁定的记录旁边自由插入新记录。                       Gap locking 仅用于外键约束检查和重复键检查。REPEATABLE READ        可重复读,事务中的一致性读取读取的是事务第一次读取所建立的快照。SERIALIZABLE           序列化

在了解了 4 种隔离级别的需求后,在采用锁控制隔离级别的基础上,我们需要了解加锁的对象(数据本身&间隙),以及了解整个数据范围的全集组成。


数据范围全集组成

SQL 语句根据条件判断不需要扫描的数据范围(不加锁);

SQL 语句根据条件扫描到的可能需要加锁的数据范围;

以单个数据范围为例,数据范围全集包含:(数据范围不一定是连续的值,也可能是间隔的值组成)

1. 数据已经填充了整个数据范围:(被完全填充的数据范围,不存在数据间隙)

  • 整形,对值具有唯一约束条件的数据范围 1~5 ,

    已有数据1、2、3、4、5,此时数据范围已被完全填充;

  • 整形,对值具有唯一约束条件的数据范围 1 和 5 ,

    已有数据1、5,此时数据范围已被完全填充; 

  • 2. 数据填充了部分数据范围:(未被完全填充的数据范围,是存在数据间隙)

  • 整形的数据范围 1~5 ,

    已有数据 1、2、3、4、5,但是因为没有唯一约束,

    所以数据范围可以继续被 1~5 的数据重复填充;

  • 整形,具有唯一约束条件的数据范围 1~5 ,

    已有数据 2,5,此时数据范围未被完全填充,还可以填充 1、3、4 ;

  • 3. 数据范围内没有任何数据(存在间隙)

    如下:

  • 整形的数据范围 1~5 ,数据范围内当前没有任何数据。

  • 在了解了数据全集的组成后,我们再来看看事务并发时,会带来的问题。

    无控制的并发所带来的问题

    并发事务如果不加以控制的话会带来一些问题,主要包括以下几种情况。

    1. 范围内已有数据更改导致的:

  • 更新丢失:当多个事务选择了同一行,然后基于最初选定的值更新该行时,

    由于每个事物不知道其他事务的存在,最后的更新就会覆盖其他事务所做的更新;

  • 脏读: 一个事务正在对一条记录做修改,这个事务完成并提交前,这条记录就处于不一致状态。

    这时,另外一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,

    第二个事务读取了这些“脏”数据,并据此做了进一步的处理,就会产生提交的数据依赖关系。

    这种现象就叫“脏读”。

  • 2. 范围内数据量发生了变化导致:

  • 不可重复读:一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,

    却发现其读出的数据已经发生了改变,或者某些记录已经被删除了。

    这种现象就叫“不可重复读”。

  • 幻读:一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,

    却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据,这种现象称为“幻读”。

    可以简单的认为满足条件的数据量变化了。

  • 因为无控制的并发会带来一系列的问题,这些问题会导致无法满足我们所需要的结果。因此我们需要控制并发,以实现我们所期望的结果(隔离级别)。

    MySQL 隔离级别的实现

    InnoDB 通过加锁的策略来支持这些隔离级别。

    行锁包含:

  • Record Locks

    索引记录锁,索引记录锁始终锁定索引记录,即使表中未定义索引,

    这种情况下,InnoDB 创建一个隐藏的聚簇索引,并使用该索引进行记录锁定。

  • Gap Locks

    间隙锁是索引记录之间的间隙上的锁,或者对第一条记录之前或者最后一条记录之后的锁。

    间隙锁是性能和并发之间权衡的一部分。

    对于无间隙的数据范围不需要间隙锁,因为没有间隙。

  • Next-Key Locks

    索引记录上的记录锁和索引记录之前的 gap lock 的组合。

    假设索引包含 10、11、13 和 20。

    可能的next-key locks包括以下间隔,其中圆括号表示不包含间隔端点,方括号表示包含端点:

  • (负无穷大, 10]    (10, 11]    (11, 13]    (13, 20]    (20, 正无穷大)        对于最后一个间隔,next-key将会锁定索引中最大值的上方,


  • 左右滑动进行查看

    "上确界"伪记录的值高于索引中任何实际值。

    上确界不是一个真正的索引记录,因此,实际上,这个 next-key 只锁定最大索引值之后的间隙。

    基于此,当获取的数据范围中,数据已填充了所有的数据范围,那么此时是不存在间隙的,也就不需要 gap lock。

    对于数据范围内存在间隙的,需要根据隔离级别确认是否对间隙加锁。

    默认的 REPEATABLE READ 隔离级别,为了保证可重复读,除了对数据本身加锁以外,还需要对数据间隙加锁。

    READ COMMITTED 已提交读,不匹配行的记录锁在 MySQL 评估了 where 条件后释放。

    对于 update 语句,InnoDB 执行 "semi-consistent" 读取,这样它会将最新提交的版本返回到 MySQL,

    以便 MySQL 可以确定该行是否与 update 的 where 条件相匹配。

    总结&延展:

    唯一索引存在唯一约束,所以变更后的数据若违反了唯一约束的原则,则会失败。

    当 where 条件使用二级索引筛选数据时,会对二级索引命中的条目和对应的聚簇索引都加锁;所以其他事务变更命中加锁的聚簇索引时,都会等待锁。

    行锁的增加是一行一行增加的,所以可能导致并发情况下死锁的发生。

    例如,

    在 session A 对符合条件的某聚簇索引加锁时,可能 session B 已持有该聚簇索引的 Record Locks,而 session B 正在等待 session A 已持有的某聚簇索引的 Record Locks。

    session A 和 session B 是通过两个不相干的二级索引定位到的聚簇索引。

    session A 通过索引 idA,session B通过索引 idB 。

    当 where 条件获取的数据无间隙时,无论隔离级别为 rc 或 rr,都不会存在间隙锁。

    比如通过唯一索引获取到了已完全填充的数据范围,此时不需要间隙锁。

    间隙锁的目的在于阻止数据插入间隙,所以无论是通过 insert 或 update 变更导致的间隙内数据的存在,都会被阻止。

    rc 隔离级别模式下,查询和索引扫描将禁用 gap locking,此时 gap locking 仅用于外键约束检查和重复键检查(主要是唯一性检查)。

    rr 模式下,为了防止幻读,会加上 Gap Locks。

    事务中,SQL 开始则加锁,事务结束才释放锁。

    就锁类型而言,应该有优化锁,锁升级等,例如rr模式未使用索引查询的情况下,是否可以直接升级为表锁。

    就锁的应用场景而言,在回放场景中,如果确定事务可并发,则可以考虑不加锁,加快回放速度。

    锁只是并发控制的一种粒度,只是一个很小的部分:

    从不同场景下是否需要控制并发,(已知无交集且有序的数据的变更,MySQL 的 MTS 相同前置事务的多事务并发回放)

    并发控制的粒度,(锁是一种逻辑粒度,可能还存在物理层和其他逻辑粒度或方式)

    相同粒度下的优化,(锁本身存在优化,如IX、IS类型的优化锁)

    粒度加载的安全&性能(如获取行锁前,先获取页锁,页锁在执行获取行锁操作后即释放,无论是否获取成功)等多个层次去思考并发这玩意。

龙氏风采
2016-12-29 · 知道合伙人互联网行家
龙氏风采
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从事互联网运营推广,5年以上互联网运营推广经验,丰富的实战经

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  一、首先什么是事务?
  事务是应用程序中一系列严密的操作,所有操作必须成功完成,否则在每个操作中所作的所有更改都会被撤消。也就是事务具有原子性,一个事务中的一系列的操作要么全部成功,要么一个都不做。
  事务的结束有两种,当事务中的所以步骤全部成功执行时,事务提交。如果其中一个步骤失败,将发生回滚操作,撤消撤消之前到事务开始时的所以操作。
  二、事务的 ACID
  事务具有四个特征:原子性( Atomicity )、一致性( Consistency )、隔离性( Isolation )和持续性( Durability )。这四个特性简称为 ACID 特性。
  1 、原子性。事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包含的各操作要么都做,要么都不做2 、一致性。事 务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。因此当数据库只包含成功事务提交的结果时,就说数据库处于一致性状态。如果数据库系统 运行中发生故障,有些事务尚未完成就被迫中断,这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库,这时数据库就处于一种不正确的状态,或者说是 不一致的状态。
  3 、隔离性。一个事务的执行不能其它事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其它并发事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
  4 、持续性。也称永久性,指一个事务一旦提交,它对数据库中的数据的改变就应该是永久性的。接下来的其它操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。
  三、Mysql的四种隔离级别
  SQL标准定义了4类隔离级别,包括了一些具体规则,用来限定事务内外的哪些改变是可见的,哪些是不可见的。低级别的隔离级一般支持更高的并发处理,并拥有更低的系统开销。
  Read Uncommitted(读取未提交内容)
  在该隔离级别,所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用,因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据,也被称之为脏读(Dirty Read)。
  Read Committed(读取提交内容)
  这是大多数数据库系统的默认隔离级别(但不是MySQL默认的)。它满足了隔离的简单定义:一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读(Nonrepeatable Read),因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit,所以同一select可能返回不同结果。
  Repeatable Read(可重读)
  这是MySQL的默认事务隔离级别,它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时,会看到同样的数据行。不过理论上,这会导致另一个棘手的问题:幻读 (Phantom Read)。简单的说,幻读指当用户读取某一范围的数据行时,另一个事务又在该范围内插入了新行,当用户再读取该范围的数据行时,会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题。
  Serializable(可串行化)
  这是最高的隔离级别,它通过强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。简言之,它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别,可能导致大量的超时现象和锁竞争。
  这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现,若读取的是同一个数据的话,就容易发生问题。例如:
  脏读(Drity Read):某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个RollBack了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。
  不可重复读(Non-repeatable read):在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。
  幻读(Phantom Read):在一个事务的两次查询中数据笔数不一致,例如有一个事务查询了几列(Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几列数据,先前的事务在接下来的查询中,就会发现有几列数据是它先前所没有的。
  在MySQL中,实现了这四种隔离级别,分别有可能产生问题如下所示:
  四、测试Mysql的隔离级别
  下面,将利用MySQL的客户端程序,我们分别来测试一下这几种隔离级别。
  测试数据库为demo,表为test;表结构:
  两个命令行客户端分别为A,B;不断改变A的隔离级别,在B端修改数据。
  (一)、将A的隔离级别设置为read uncommitted(未提交读)A:启动事务,此时数据为初始状态
  B:启动事务,更新数据,但不提交
  A:再次读取数据,发现数据已经被修改了,这就是所谓的“脏读”
  B:回滚事务
  A:再次读数据,发现数据变回初始状态
  经过上面的实验可以得出结论,事务B更新了一条记录,但是没有提交,此时事务A可以查询出未提交记录。造成脏读现象。未提交读是最低的隔离级别。
  (二)、将客户端A的事务隔离级别设置为read committed(已提交读)A:启动事务,此时数据为初始状态
  B:启动事务,更新数据,但不提交
  A:再次读数据,发现数据未被修改
  B:提交事务
  A:再次读取数据,发现数据已发生变化,说明B提交的修改被事务中的A读到了,这就是所谓的“不可重复读”
  经过上面的实验可以得出结论,已提交读隔离级别解决了脏读的问题,但是出现了不可重复读的问题,即事务A在两次查询的数据不一致,因为在两次查询之间事务B更新了一条数据。已提交读只允许读取已提交的记录,但不要求可重复读。
  (三)、将A的隔离级别设置为repeatable read(可重复读)A:启动事务,此时数据为初始状态
  B:启动事务,更新数据,但不提交
  A:再次读取数据,发现数据未被修改
  B:提交事务
  A:再次读取数据,发现数据依然未发生变化,这说明这次可以重复读了B:插入一条新的数据,并提交
  A:再次读取数据,发现数据依然未发生变化,虽然可以重复读了,但是却发现读的不是最新数据,这就是所谓的“幻读”
  A:提交本次事务,再次读取数据,发现读取正常了由以上的实验可以得出结论,可重复读隔离级别只允许读取已提交记录,而且在一个事务两次读取一个记录期间,其他事务部的更新该记录。但该事务不要求与其他事务可串行化。例如,当一个事务可以找到由一个已提交事务更新的记录,但是可能产生幻读问题(注意是可能,因为数据库对隔离级别的实现有所差别)。像以上的实验,就没有出现数据幻读的问题。
  (四)、将A的隔离级别设置为可串行化(Serializable)A:启动事务,此时数据为初始状态
  B:发现B此时进入了等待状态,原因是因为A的事务尚未提交,只能等待(此时,B可能会发生等待超时)A:提交事务
  B:发现插入成功
  serializable完全锁定字段,若一个事务来查询同一份数据就必须等待,直到前一个事务完成并解除锁定为止。是完整的隔离级别,会锁定对应的数据表格,因而会有效率的问题。
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