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深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響

2020-05-28 15:41張志亮 Mysql

這篇文章主要介紹了MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響,在MySQL的優(yōu)化方面具有一定的借鑒意義,需要的朋友可以參考下

 SQL標(biāo)準(zhǔn)定義了4類隔離級(jí)別,包括了一些具體規(guī)則,用來(lái)限定事務(wù)內(nèi)外的哪些改變是可見的,哪些是不可見的。低級(jí)別的隔離級(jí)一般支持更高的并發(fā)處理,并擁有更低的系統(tǒng)開銷。
Read Uncommitted(讀取未提交內(nèi)容)
       在該隔離級(jí)別,所有事務(wù)都可以看到其他未提交事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。本隔離級(jí)別很少用于實(shí)際應(yīng)用,因?yàn)樗男阅芤膊槐绕渌?jí)別好多少。讀取未提交的數(shù)據(jù),也被稱之為臟讀(Dirty Read)。
Read Committed(讀取提交內(nèi)容)
       這是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的默認(rèn)隔離級(jí)別(但不是MySQL默認(rèn)的)。它滿足了隔離的簡(jiǎn)單定義:一個(gè)事務(wù)只能看見已經(jīng)提交事務(wù)所做的改變。這種隔離級(jí)別 也支持所謂的不可重復(fù)讀(Nonrepeatable Read),因?yàn)橥皇聞?wù)的其他實(shí)例在該實(shí)例處理其間可能會(huì)有新的commit,所以同一select可能返回不同結(jié)果。
Repeatable Read(可重讀)
       這是MySQL的默認(rèn)事務(wù)隔離級(jí)別,它確保同一事務(wù)的多個(gè)實(shí)例在并發(fā)讀取數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)看到同樣的數(shù)據(jù)行。不過(guò)理論上,這會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)棘手的問(wèn)題:幻讀 (Phantom Read)。簡(jiǎn)單的說(shuō),幻讀指當(dāng)用戶讀取某一范圍的數(shù)據(jù)行時(shí),另一個(gè)事務(wù)又在該范圍內(nèi)插入了新行,當(dāng)用戶再讀取該范圍的數(shù)據(jù)行時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存儲(chǔ)引擎通過(guò)多版本并發(fā)控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)機(jī)制解決了該問(wèn)題。
Serializable(可串行化) 
       這是最高的隔離級(jí)別,它通過(guò)強(qiáng)制事務(wù)排序,使之不可能相互沖突,從而解決幻讀問(wèn)題。簡(jiǎn)言之,它是在每個(gè)讀的數(shù)據(jù)行上加上共享鎖。在這個(gè)級(jí)別,可能導(dǎo)致大量的超時(shí)現(xiàn)象和鎖競(jìng)爭(zhēng)。
         這四種隔離級(jí)別采取不同的鎖類型來(lái)實(shí)現(xiàn),若讀取的是同一個(gè)數(shù)據(jù)的話,就容易發(fā)生問(wèn)題。例如:

  •          臟讀(Drity Read):某個(gè)事務(wù)已更新一份數(shù)據(jù),另一個(gè)事務(wù)在此時(shí)讀取了同一份數(shù)據(jù),由于某些原因,前一個(gè)RollBack了操作,則后一個(gè)事務(wù)所讀取的數(shù)據(jù)就會(huì)是不正確的。
  •          不可重復(fù)讀(Non-repeatable read):在一個(gè)事務(wù)的兩次查詢之中數(shù)據(jù)不一致,這可能是兩次查詢過(guò)程中間插入了一個(gè)事務(wù)更新的原有的數(shù)據(jù)。
  •          幻讀(Phantom Read):在一個(gè)事務(wù)的兩次查詢中數(shù)據(jù)筆數(shù)不一致,例如有一個(gè)事務(wù)查詢了幾列(Row)數(shù)據(jù),而另一個(gè)事務(wù)卻在此時(shí)插入了新的幾列數(shù)據(jù),先前的事務(wù)在接下來(lái)的查詢中,就會(huì)發(fā)現(xiàn)有幾列數(shù)據(jù)是它先前所沒有的。

         在MySQL中,實(shí)現(xiàn)了這四種隔離級(jí)別,分別有可能產(chǎn)生問(wèn)題如下所示:

深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響
MySQL事務(wù)隔離級(jí)別對(duì)其性能的影響
MySQL默認(rèn)工作在級(jí)別三下。我們知道事務(wù)隔離是為了避免并發(fā)操作相互影響而導(dǎo)數(shù)據(jù)的不一致性。所以為了保證數(shù)據(jù)的一致性,就引入了事務(wù)隔離的功能。以上四個(gè)級(jí)別的對(duì)數(shù)據(jù)的一致性保護(hù)是逐步提高的。級(jí)別4對(duì)事務(wù)的隔離效果最好,但是性能最差,一般不再生產(chǎn)環(huán)境中使用。
下面通過(guò)實(shí)例來(lái)檢驗(yàn)不同級(jí)別下MySQL性能收到的影響。我的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是:Redhat5.8+MySQL5.5
首先我們這里啟用兩個(gè)session:
1、驗(yàn)證級(jí)別一的特性
我們?cè)趕ession A上進(jìn)行的操作為:

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在session B上的操作同session A,這里不再附上截圖。
       接下來(lái)我們就通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察READ-UNCOMMITTED到底是什么,它到底有什么特性,對(duì)我們的操作到底有什么影響。首先,我們可以看到表中的初始數(shù)據(jù)如下:

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接下來(lái)我們?cè)趕essionA上更改其中的一條記錄,更改結(jié)果如下:

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注意:我們?cè)谏厦鎲⒂昧耸聞?wù),但是我們?cè)谶@里并沒有進(jìn)行commit操作。
 
接下來(lái)我們?cè)趕essionB中對(duì)剛才改過(guò)的表進(jìn)行select查詢,查詢結(jié)果如下:

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我們可以清楚的看到,雖然我們并沒有對(duì)session A的結(jié)果進(jìn)行commit,但是結(jié)果確實(shí)已經(jīng)改變。因此在這種級(jí)別下,沒有提交的操作會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的一致性有影響。因此,如果我們此時(shí)在session A上對(duì)上述操作進(jìn)行回滾,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)session B上的結(jié)果又回到原來(lái)最初的結(jié)果,這樣就造成了數(shù)據(jù)的不一致性,這也稱為數(shù)據(jù)的幻讀現(xiàn)象,看起來(lái)是很詭異的事情。因此在某些場(chǎng)景下,我們應(yīng)該避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。但是這種級(jí)別也不是沒有它的用武之地,比如當(dāng)我們有大量數(shù)據(jù)需要寫入,而讀操作很少的時(shí)候,就適合用這種模式。
可以看到session A回滾后,session B中的數(shù)據(jù)又變成最初的樣子,這也稱為幻讀:

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2、驗(yàn)證級(jí)別READ COMMITTED特性
       首先把session A和session B的隔離級(jí)別都改為READ-COMMITTED,并且全部都開啟事務(wù),操作如下:

深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響

接下來(lái)我們查看tutors表的初始狀態(tài)信息:

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然后我們依然是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新操作,更新之后仍然沒有commit。我們可以看到在sessionA中,結(jié)果已經(jīng)發(fā)生改變:

深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響

此時(shí)我們?cè)趕ession B中查看,發(fā)現(xiàn)結(jié)果依然維持不變:

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但是,如果我們此時(shí)在session A中進(jìn)行commit操作,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),sessionB此時(shí)查詢就會(huì)發(fā)生改變,這樣也造成了數(shù)據(jù)的前后不一致性,也是數(shù)據(jù)的幻讀:

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3、數(shù)據(jù)的可重讀
       數(shù)據(jù)的可重讀,也叫作REPEATABLE-READ,這是MySQL默認(rèn)采用的事務(wù)隔離級(jí)別,有其優(yōu)勢(shì),但是仍然沒有從根本上解決數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題。首先,還是讓我們來(lái)測(cè)試一下,在這種級(jí)別下MySQL到底是如何工作的,又有哪些特性,我們又該怎樣去操作。
       我們先把REPEATABLE-READ的環(huán)境設(shè)置好,具體的操作方法如下:

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然后我們?cè)诓榭雌涑跏紨?shù)據(jù),其結(jié)果如下:

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我們?cè)趕ession A中修改數(shù)據(jù),并進(jìn)行commit,修改后的結(jié)果如下:

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然后我們?cè)趕ession B中進(jìn)行查看發(fā)現(xiàn)結(jié)果仍然沒有任何改變:

深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響

這就是可重讀的特性,只要本次會(huì)話不提交,盡管對(duì)方修改,但是結(jié)果仍然不變,只有在session B中也進(jìn)行commit操作,所作的修改才會(huì)在sessionB中生效。
 
4、seriabliable
這個(gè)級(jí)別是事務(wù)隔離安全性最好的,但是也是性能最差的,因?yàn)檫@個(gè)級(jí)別所有的操作都是串行進(jìn)行的。一個(gè)操作沒有提交,另一個(gè)受到影響的操作會(huì)處于阻塞狀態(tài)。
為了驗(yàn)證這種效果,我們先把環(huán)境設(shè)置好,具體為在session A和session B同時(shí)設(shè)置如下:

深入解析MySQL的事務(wù)隔離及其對(duì)性能產(chǎn)生的影響

在session A 中對(duì)其任意字段進(jìn)行修改,并且沒有進(jìn)行commit操作。此時(shí)揮發(fā)現(xiàn)sessionB中的查詢操作會(huì)一直處于阻塞狀態(tài):

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這就設(shè)串行化隔離的效果,也是為什么串行化隔離并發(fā)能力差的原因。

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