隔离级别的实现原理

隔离级别的实现原理

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目录

• 排他锁（Exclusive Lock）
• 共享锁(Share lock) 
• “丢失修改”的问题
• 读未提交(最低的事务隔离级别)-脏数据
• 读已提交-不可重复读
• 可重复读-幻读
• Serializable （串行化） 
• MVCC(多版本并发控制)
  • 原理
  • 流程变化

 

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排他锁（Exclusive Lock）

排他锁（Exclusive Lock） ,   简称X锁。

若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。

规则1：写一个数据之前加X锁， 事务提交之后释放该X锁。 

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共享锁(Share lock) 

共享锁(Share lock) ，简称S锁， 这个锁和之前的排他锁X锁有区别， 主要用于读取数据。 

如果一个数据加了X锁， 就没法加S锁，没法再加X锁。

如果一个数据加了S锁， 就可以加S锁，没法再加X锁。

规则1：读一个数据之前加S锁， 读完之后立刻释放该S锁。 

规则2：读一个数据之前加S锁， 事务提交之后立刻释放该S锁。 

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“丢失修改”的问题

事务1的修改被事务2的修改覆盖了，事务1的修改像是丢失了。

排他锁可以解决两个人同时修改导致的“丢失修改”的问题，事务1修改的时候不能被其他事务修改。

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读未提交(最低的事务隔离级别)-脏数据

现象：不会丢失数据，事务1还未提交的修改能被事务2读取。可以读到没有提交或者回滚的内容 （脏数据）。

原理：写数据时加上X锁，直到事务结束， 读的时候不加锁。 

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读已提交-不可重复读

现象：能避免“丢失数据”和“脏数据”，事务1能读到其他已提交事务的修改，出现“不可重复读”的问题。

原理：写数据的时候加上X锁， 直到事务结束，  读的时候加上S锁， 读完数据立刻释放。(共享锁规则1)

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可重复读-幻读

现象：能避免“丢失数据”和“脏数据”， “不可重复读”三个问题，事务1能读取到其他事务新插入读数据，出现“幻读”的问题。

原理：写数据的时候加上X锁，  直到事务结束， 读数据的时候加S锁， 也是直到事务结束。(共享锁规则2)

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Serializable （串行化） 

现象：能避免“丢失数据”和“脏数据”， “不可重复读”，“幻读”四个问题。

原理：严格有序执行，事务不能并发执行。 

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MVCC(多版本并发控制)

“串行化”隔离级别，虽然不会出错，但是效率实在太低了。  避免使用！！

“可重复读”，虽然会出现幻读，但是也能忍受。但为了实现可重复读， 需要在事务中对读操作加锁，并且得持续到整个事务结束，效率也一般，可选择使用。

隔离级别在可重复读和读已提交情况下，有没有可能在在读的时候不用加锁，也能实现可重复读？

MVCC实现了保证可重复读并在读数据的时候不需要加锁操作！！ ps：但是在写数据的时候，MySQL还是要加锁的，防止写-写冲突。读写不互相等待，能极大地提高数据库的并发能力啊。

原理

给数据库里面的每张表加两个隐藏的字段：事务ID，回滚指针。(事务ID就表明这一行数据是哪个事务操作的，事务ID是一个递增的数字，每次开始新事务，这个数字就会增加。)

扩展一个Read View的数据结构记录版本数据，它有三个部分：

(1) 当前活跃的事务列表 ，即[101,102]

(2) Tmin ，就是活跃事务的最小值， 在这里 Tmin = 101 

(3) Tmax, 是系统中最大事务ID（不管事务是否提交）加上1。 在这里例子中，Tmax = 103

（注： 在可重复读的隔离级别下，当第一个Read操作发生的时候，Read view就会建立。 在Read Committed隔离级别下，每次发出Read操作，都会建立新的Read view。）

流程变化

原始数据

事务ID	回滚指针	name	age
100	null	sf	30

开启两个事务

事务id101	事务id102
开始事务    标记1
select * from users where name='sf';	开始事务
do others things	update users set age = 35 where name='sf';  标记2  提交事务
select * from users where name='sf';

在标号1 的地方，数据是这样的：  与此同时，需要建立一个叫做Read View的数据结构。

事务ID	回滚指针	name	age
100	null	sf	30

在标号为2的地方，数据是这样的：事务2做了修改，所以事务ID修改为102，回滚指针指向上一个事务ID的数据，即事务ID100

事务ID	回滚指针	name	age
102	上一版本的数据	sf	35

 

按照可重复读的要求，事务1无论读多少次总能读到age=30的那行记录，即使事务2修改了age，也不受影响。

那么如何用来判断这些数据版本记录中哪些对你来说是可见的（可读的）。 ”

对于上面的例子，ReadView 中事务列表是[101,102], Tmin= 101, Tmax = 103，第一次读和第二次读是什么样子。

当事务101第一次读的时候，只有一条记录， tid = 100 ,小于Tmin，所以是可以读的。 然后事务102做了修改。

当事务101第二次读的时候，tid=102，程序走到了‘tid是否在Read View中这一分支，由于102确实在Read View的活动事务列表中，那就顺着回滚指针找到下一行记录，即tid为100那一行，再次判断，这就和第一次读一样了。