Mysql 事务隔离

一. ACID概念

1. 原子性：事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
2. 一致性：在事物开始和完成时，数据都必须保持一致，这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。
3. 隔离性：数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。事务处理过程中数据的中间态对外部不可见
4. 持久性：事务完成后，其对数据的修改是永久性的，使出现系统故障也能够保持。

二. 并发事务处理带来的问题

1. 脏写问题：当两个或多个事务选择同一行，会发生丢失更新问题–最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。
2. 脏读问题：事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。
3. 不可重复读：事务A内部的相同查询语句在不同时刻读出的结果不一致，不符合隔离性。
4. 幻读：事务A读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性
   相关现象：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，这种现象就称为“幻读”。

三. Mysql事务隔离级别

1. 不同的事务隔离级别
   （1）读未提交：可以读取到其他事务未提交的数据，会出现脏读，不可重复读，幻读等问题。
   （2）读已提交：可以读取到其他事务已提交的数据，解决了事务的脏读问题，多次读取会出现不可重复读，幻读等问题
   （3）可重复读：使用了MVCC机制，在同一事务内多次读取同一行记录不会读取到不一致的值，但无法避免幻读问题
   （4）串行化方式：解决以上所有读取问题，但使得数据库中的事务无法并行
   注：Mysql默认为可重复读级别

2. 查询事务隔离级别命令：show variables like "tx_isolation";
   设置隔离级别：set tx_isolation = 'Repeatable_read';

四. 数据库中的锁分类

数据库中的锁分类.png

1. 乐观锁：使用version版本号实现锁机制，无需进行锁等待，尝试更新数据，不成功则采用其他逻辑重试
2. 悲观锁：争抢锁资源时触发锁等待机制
   （1）读锁：对同一份数据，多个读操作可同时进行不受对方影响
   （2）写锁：当前写操作未完成前，阻断其他写锁及读锁
3. 表锁：
   每次操作锁住整张表，开销小，加锁快。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低；一般用在整表数据迁移的场景。
   （1）手动增加表锁：lock table table_name read(write_锁种类)
   （2）查看表上加过的锁：show open tables;
   （3）删除表锁：unlock tables;
4. 行锁：
   每次操作锁住一行数据。开销大，加锁慢；会出现死锁；
   锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。
   补充：Innodb与MyIsam引擎区别
   （1）底层区别：聚集索引与非聚集索引
   （2）Innodb支持事务，MyIsam不支持事务
   （3）Innodb支持行锁，MyIsam仅支持到表锁
   （4）MyISAM在执行查询语句SELECT前，会自动给涉及的所有表加读锁,在执行update、insert、delete操作会自动给涉及的表加写锁。
   InnoDB在执行查询语句SELECT时(非串行隔离级别)，
   不会加锁。但是update、insert、delete操作会加行锁。
5. 间隙锁(gap lock)
   间隙锁，锁的就是两个值之间的空隙。间隙锁在某些情况下可以解决幻读问题。
   （1）临键锁（Next-key Locks）
   Next-Key Locks是行锁与间隙锁的组合。
6. 其他
   （1）无索引行锁会升级为表锁
   锁主要是加在索引上，如果对非索引字段更新，行锁可能会变表锁
   （2）添加共享锁/排他锁
   select * from test_innodb_lock where a=2 for update（lock in share mode);

五. 锁性能分析

1. 检查InnoDB_row_lock状态变量分析系统上的行锁的争夺情况

show status like 'innodb_row_lock%';

其中重要的指标：
（1）等待平均时长： Innodb_row_lock_time_avg
（2）等待总次数：Innodb_row_lock_waits
（3）等待总时长：Innodb_row_lock_time

2. 查看INFORMATION_SCHEMA系统库锁相关数据表
   (1) 查看事务：select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;
   (2) 查看锁：select * from
   INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;
   (3) 查看锁等待：select * from
   INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;
   (4) 查看锁等待详细信息:
   show engine innodb status\G;
3. 锁优化
   （1）尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
   （2）合理设计索引，尽量缩小锁的范围
   （3）尽可能减少检索条件范围，避免间隙锁
   （4）尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度，涉及事务加锁的sql尽量放在事务最后执行
   （5）尽可能低级别事务隔离

六. MVCC隔离机制

1. 原理（依靠undo日志与read_view机制共同完成）
   （1）undo日志：一行数据被多个事务依次修改后，Mysql保留修改前的undo数据
   （2）查询一致性视图read_view:
   事务开启后，执行任何查询SQL都会生成当前事务的一致性视图（read_view）该视图由执行查询时所有未提交事务id数组与已创建的最大事务id组成。

2. 运行时规则
   MVCC视图存储原理

   
   MVCC运行原理.png
   

   read_view视图展示规则

   
   read_view视图展示.png

七. 其他规则补充

1. buffer pool机制
   （1）undo日志， redo日志，binlog日志

   
   buffer pool.png
   

   （2）备注
   为什么不能一次性写入磁盘中？性能考虑
   基于内存操作远快于磁盘操作，磁盘的顺序I/O效率基本等同于内存操作。
   磁盘插入数据时随机I/O性能极差。