[Mysql] MySQL是如何实现可重复读的? 看全部

简单理解一下可重复读
可重复读是指: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。
我们可以简单理解为: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,这个快照是基于整个库的。
这时,你可能就会想,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。我们来看下”快照“是怎么实现的。
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拍个快照
InnoDB 里面每个事务都有一个唯一的事务 ID,叫作 transaction id。它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。
每条记录在更新的时候都会同时记录一条 undo log,这条 log 就会记录上当前事务的 transaction id,记为 row trx_id。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。
如下图所示,一行记录被多个事务更新之后,最新值为 k=22。假设事务A在 trx_id=15 这个事务提交后启动,事务A 要读取该行时,就通过 undo log,计算出该事务启动瞬间该行的值为 k=10。
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在可重复读隔离级别下,一个事务在启动时,InnoDB 会为事务构造一个数组,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“指的是,启动了但还没提交。
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数组里面事务 ID 为最小值记为低水位,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)。
这个视图数组把所有的 row trx_id 分成了几种不同的情况。

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如果 trx_id 小于低水位,表示这个版本在事务启动前已经提交,可见;
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  • 如果 trx_id 大于高水为,表示这个版本在事务启动后生成,不可见;
  • 如果 trx_id 大于低水位,小于高水位,分为两种情况:
  • 若 trx_id 在数组中,表示这个版本在事务启动时还未提交,不可见;
  • 若 trx_id 不在数组中,表示这个版本在事务启动时已经提交,可见。) x) V5 O/ Z- X  h4 L2 a
InnoDB 就是利用 undo log 和 trx_id 的配合,实现了事务启动瞬间”秒级创建快照“的能力。
举个栗子
初始化语句
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下表为事务A, B, C 的执行流程

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我们假设事务A, B, C 的 trx_id 分别为 100, 101, 102。事务A开始前活跃的事务 ID 只有 99,并且 id=1 这一行数据的 trx_id=90。2 C2 p' X# Q! k( {4 ]3 J8 R
根据假设,我们得出事务启动瞬间的视图数组:事务A:[99, 100],事务B:[99, 100, 101],事务C:[99, 100, 101, 102]。

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; R1 u6 E: C! F2 x% b1 ~4 a0 V
  • 事务C通过更新语句,把 k 更新为 2,此时trx_id=102;
  • 事务B通过更新语句,把 k 更新为 3,此时trx_id=101;
  • 事务B通过查询语句,查询到最新一条记录为3,trx_id=101,满足隔离条件,返回 k=3;
  • 事务A通过查询语句:5 A: t' R9 f2 e# _
1.查询到最新一条记录为3,trx_id=101,比高水位大,不可见;
% @, \# C1 f  p( C2.通过 undo log,找到上一个历史版本,trx_id=102,比高水位大,不可见;) N5 C, f+ R( e
3.继续找上一个历史版本,trx_id=90,比低水位小,可见。
提出问题:为啥事务B更新的时候能看到事务C的修改?
我们假设事务B在更新的看不到事务C的修改,是什么个情况?
  • 事务B查询到最新一条记录为2,trx_id=102,比高水位大,不可见;
  • 通过 undo log,找到上一个版本,trx_id=90,比低水位小,可见;
  • 返回记录 k=1,执行 k=k+1,把 k 更新为2,此时 trx_id=101。
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如果是这种情况,事务C可能就蒙了:“啥子情况,我的更新怎么就丢了”。事务B覆盖了事务C的更新。
所以,InnoDB在更新时运用一条规则: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)。
因此,事务B在更新时要拿到最新的数据,在此基础上做更新。紧接着,事务B在读取的时候,查询到最新的记录为3, trx_id=101 为当前事务ID,可见。
我们再假设另一种情况:
事务B在更新之后,事务C紧接着更新,事务B回滚了,事务C成功提交。

1 Z: ~/ |+ Z, `5 O# z                               
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如果按照当前读的定义,会发生以下事故,假设当前 K=1:
  • 事务B把 k 更新为 2;
  • 事务C读取到当前最新值,k=2,更新为3;
  • 事务B回滚;
  • 事务C提交。
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这时候,事务C发现自己想要执行的是 +1 操作,结果变成了 ”+2“ 操作。
InnoDB 肯定不允许这种情况的发生,事务B在执行更新语句时,会给该行加上行锁,直到事务B结束,才会释放这个锁。

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小结
InnoDB 的行数据有多个版本,每个版本都有 row trx_id。事务根据 undo log 和 trx_id 构建出满足当前隔离级别的一致性视图。可重复读的核心是一致性读,而事务更新数据的时候,只能使用当前读,如果当前记录的行锁被其他事务占用,就需要进入锁等待。

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