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mysql中RR與幻讀的相關問題

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2022-10-11 16:59:021950瀏覽

這篇文章為大家帶來了關於mysql的相關知識，其中主要介紹了關於RR與幻讀的相關內容，包括了MVCC原理、RR產生幻讀、RR解決幻讀等等內容，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。

mysql中RR與幻讀的相關問題

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#一、前言

本文圍繞這三個主題展開學習RR 如何解決幻讀？

mysql中RR與幻讀的相關問題

  • MVCC 原理

  • #實驗：RR 與幻讀

  • 案例：死鎖

先來回顧下MySQL中InnoDB 支援的四個交易隔離和並發事務所帶來的一些問題：

mysql中RR與幻讀的相關問題

  • 讀取未提交：能讀到一個事務的中間過程，違反了ACID 特性，存在髒讀的問題，基本上不會用到。

  • 讀取提交：表示如果其他交易已經提交，那麼就可以看到。在生產環境中用的並不多。

  • 可重複讀取：預設級別，使用最多的一種。其特徵是有 Gap 鎖（間隙鎖）。

  • 可串行化：所有的實作都是透過鎖定來實現的。

並發交易處理也會帶來一些問題：髒讀、不可重複讀取、幻讀

  • 髒讀：一個交易正在對一筆記錄做修改，在這個交易完成並提交前，這條記錄的資料就處於不一致狀態。

  • 無法重複讀取：一個交易以相同查詢條件前後兩次讀取，讀出的資料不一致（修改、刪除）。

  • 幻讀：一個事務內按相同的查詢條件重新查詢數據，卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新數據。

本文脈絡梳理： RR 為了更快並發，引入 MVCC，但有幻讀的可能，為解決幻讀，引入 Gap 鎖，Gap 可能造成死鎖。

二、MVCC 原理

MVCC（多版本控制）： 指資料庫中為了實現高並發的資料訪問，對資料進行多版本處理，並透過事務的可見性來保證事務能看到自己應該看到的數據版本。

MVCC 最大的好處是讀不加鎖，讀寫不衝突。

在 OLTP (On-Line Transaction Processing)應用程式中，讀寫不衝突很重要，幾乎所有 RDBMS 都支援 MVCC。

注意：MVCC 只在 讀取提交RC 和 可重複讀取RR 兩種隔離等級下工作。

注意：MVCC 只在 讀取提交RC 和 可重複讀取RR 兩種隔離等級下工作。

注意：MVCC 只在 讀取提交RC 和 可重複讀取RR 兩種隔離等級下工作。

（1）MVCC 多重版本實作

MySQL 實作 MVCC 機制的時候，是基於 undo log 多版鏈條 ReadView 機制。

  • undo log 多版本鏈： 每一次資料庫的修改，都會在undo log 日誌中記錄目前修改記錄的交易號碼及修改前資料狀態的儲存位址（即ROLL_PTR） ，以便在必要的時候可以回滾到舊的資料版本。

  • ReadView 機制： 在多版鏈的基礎上，控制事務讀取的可見性。 （主要差異是：RC 和 RR）

這裡不著重探究原理，但要有大概的概念：undo log 多版鏈 和 ReadView 機制。

針對 undo log 多版鏈，舉個栗子：

  • #一個讀取交易查詢到目前記錄，而最新的交易還未提交。

  • 根據原子性，讀取交易看不到最新數據，但可以去回滾段中找到老版本的數據，這樣就產生了多個版本。

針對ReadView 機制： 基於undo log 多版本鏈實現，不同交易隔離有不同處理：

  • RC 層級的事務： 可見性比較高，它可以看到已提交的事務的所有修改。

  • RR 層級的交易： 在一個讀取事務中，不管其他交易對這些資料做了什麼修改，以及是否提交，只要自己不提交，查詢的資料結果就不會變。

這是如何做到的呢？

RC讀取提交： 每個讀取操作語句都會取得一次ReadView，每次更新之後，都會取得資料庫中最新的交易提交狀態，也就可以看到最新提交的交易了，即每條語句執行都會更新其可見性視圖。

RR可重複讀取： 開啟交易時不會取得 ReadView，只有在啟動第一個快照讀取時才會取得 ReadView。

如果使用目前讀，都會取得新的 ReadView，也能看到更新的資料。

（2）快照讀取與目前讀取

#在MVCC 並發控制中，讀取操作可以分為兩類：

快照讀取：讀取的是記錄的可見版本（有可能是歷史版本）， 不用加鎖。

操作：簡單的 SELECT 操作。

目前讀取：讀取的是記錄的最新版本，並且目前讀取回傳的記錄，都會加鎖，保證其他交易不會再並發修改這條記錄。

操作：特殊讀取操作、新增/更新/刪除操作。 

-- 对应 SQL 如下：
-- 1. 特殊读操作
SELECT ... FOR UPDATE
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE  -- 共享锁
-- 2. 新增：INSERT 
-- 3. 更新：UPDATE
-- 4. 删除：DELETE

結合ReadView 機制來區分：快照讀取和目前讀取：

快照讀： 在一個事務裡，只有發起第一個快照讀取時才會取得ReadView，之後的讀取操作不會再獲取。

目前讀取： 每次讀取操作都會取得 ReadView。

三、實驗：RR 與幻讀

面試題：在RR 事務隔離等級下，事務A查詢一條數據，事務B新增一條數據，事務A能看到事務B的數據嘛？

mysql中RR與幻讀的相關問題

這個問題比較模糊，但大致考察點我們知道是RR 與幻讀，可以將問題分為兩類：

什麼情況下， RR 產生幻讀？ （能看到資料）

答案：目前讀（SELECT..FOR UDPDATE、SELECT ... LOCK IN SHARE MODE）

什麼情況下，RR 解決幻讀？ （不能看到資料）

答案：加鎖、快照讀

注意： 不可重複讀取 重點在於 UPDATA 和 DELETE，而幻讀的重點在於 INSERT。

它們之間最大的差異：是如何透過鎖定機制來解決它們產生的問題。

這裡說的鎖只是使用悲觀鎖定機制。

再來回顧下：幻讀

-- 举个栗子：有这样一个查询 SQL
SELECT * FROM user WHERE id < 10;

在同一個交易下，T1時刻查詢出來 4 個數據，T2時刻查詢出來 8 個數據。這就產生了幻讀。

在同一個交易下，T1時刻查詢出來 8 個數據，T2時刻查詢出來 4 個數據。這就產生了幻讀。

實驗準備如下： 動手實作上

show variables like &#39;transaction_isolation&#39;; -- 事务隔离级别 RR
select version();                            -- 版本 8.0.16
show variables like &#39;%storage_engine%&#39;;      -- 引擎 InnoDB
-- 1. 手动开启事务提交
begin;  -- 开始事务
commit; -- 提交事务
-- 2. 创建表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `student` (
`id` INT NOT NULL COMMENT &#39;主键 id&#39;,
`name` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT &#39;名字&#39;,
`age` TINYINT NOT NULL COMMENT &#39;年龄&#39;,
PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT &#39;学生表&#39;;
-- 3. 新增数据用于实验
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (5, &#39;kunkun&#39;, 14);
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (30, &#39;ikun&#39;, 18);

（1）RR 產生幻讀

實驗如下： 測試目前讀

實驗一：先SELECT，再SELECT ... FOR UPDATE

實驗二：先SELECT，再UPDATE （不會產生幻讀）

實驗一：先SELECT，再SELECT ... FOR UPDATE

-- 事务A：
BEGIN;
SELECT * FROM student WHERE id < 30;
SELECT * FROM student WHERE id < 30 FOR UPDATE;  -- 等待事务B commit 后再执行
-- SELECT * FROM student WHERE id < 30 LOCK IN SHARE MODE;
COMMIT;
-- 事务B：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (20, &#39;wulikun&#39;, 16);
COMMIT;

發生情況如下圖所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

實驗記錄如下圖所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

現象結論： 當使用目前讀（SELECT ... FOR UPDATE）會產生幻讀。

同樣使用 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE; 會產生幻讀。

mysql中RR與幻讀的相關問題

實驗二：先SELECT，再UPDATE

-- 事务A：
BEGIN;
SELECT * FROM student WHERE id < 30;
UPDATE student SET name = &#39;zhiyin&#39; WHERE id = 5;  -- 等待事务B commit 后再执行
SELECT * FROM student WHERE id < 30;
COMMIT;
-- 事务B：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (20, &#39;wulikun&#39;, 16);
COMMIT;

發生情況如下圖所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

實驗記錄如下圖：

mysql中RR與幻讀的相關問題

#現象結論： 目前讀（UPDATE）不會產生幻讀。同樣 INSERT / DELETE 皆不會。

mysql中RR與幻讀的相關問題

（2）RR 解決幻讀

實驗如下：

  • #實驗一：快照讀

  • 實驗二：加鎖（更新不存在的記錄）

實驗三：加鎖定（SELECT ... FOR UPDATE）

實驗一：快照讀，普通SELECTmysql中RR與幻讀的相關問題

-- 事务A：
BEGIN;
SELECT * FROM student;
SELECT * FROM student;  -- 等待事务B commit 后再执行
COMMIT;
-- 事务B：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (20, &#39;wulikun&#39;, 16);
COMMIT;

發生如下圖所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

實驗記錄如下圖所示：

#現象結論： 在RR 交易隔離層級下，只有快照讀取（ SELECT）不會出現幻讀。沒有當前讀。

實驗二：加鎖，(更新不存在的記錄)

######在RR 隔離等級下，交易A 使用UPDATE 加鎖，交易B 無法在這之間插入新數據，這樣事務A在UPDATE 前後讀的數據保持一致，避免了幻讀。 ###
-- 事务A：
BEGIN;
SELECT * FROM student;
UPDATE student SET name = &#39;wulikunkun&#39; WHERE id = 18; -- 记录不存在，产生间隙锁 (5, 30)。
COMMIT;
-- 事务B：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (10, &#39;zhiyin&#39;, 16); -- 需要等待事务A结束。
COMMIT;
-- 事务C：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (40, &#39;zhiyin你太美&#39;, 32);
COMMIT;
-- 查询数据库中当前有哪些锁
SELECT INDEX_NAME,LOCK_TYPE,LOCK_MODE,LOCK_STATUS,LOCK_DATA FROM performance_schema.data_locks;
###發生情況如下圖所示：###

mysql中RR與幻讀的相關問題

实验记录如下图所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

现象结论：

一开始先加 临键锁Next-key lock，锁范围为 (5,30]。

因为是唯一索引，且更新的记录不存在，临键锁退化成 间隙锁Gap，最终锁范围为 (5,30)。其余的记录不受影响。

实验三：加锁（SELECT ... FOR UPDATE）

-- 事务A：
BEGIN;
SELECT * FROM student;
SELECT * FROM student WHERE id < 5 FOR UPDATE;
COMMIT;
-- 事务B：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (4, &#39;zhiyin&#39;, 4); -- 需要等待事务A结束。
COMMIT;
-- 事务C：
BEGIN;
INSERT INTO student (id, name, age) VALUES (5, &#39;zhiyin你太美&#39;, 32); -- 插入成功
COMMIT;
-- 查询数据库中当前有哪些锁
SELECT INDEX_NAME,LOCK_TYPE,LOCK_MODE,LOCK_STATUS,LOCK_DATA FROM performance_schema.data_locks;

发生情况如下图所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

实验记录如下图所示：

mysql中RR與幻讀的相關問題

现象结论：

先加 临键锁Next-key lock，锁范围为 (-∞,5]。

所以，id

拓展：Gap 锁（间隙锁）

根据 官方文档 可知：

  • 锁是加在索引上的。

  • 记录锁： 行锁，只会锁定一条记录。

  • 间隙锁 ：是在索引记录之间的间隙上的锁，区间为前开后开 (,)。

  • 临键锁（Next-Key Lock）： 由 记录锁 和 间隙锁Gap 组合起来。

  • 加锁的基本单位是 临键锁，其加锁区间为前开后闭 (,]。

  • 索引上的等值查询，给唯一索引加锁的时候，如果满足条件，临键锁 退化为 行锁。

  • 索引上的等值查询，给唯一索引加锁的时候，如果不满足条件，临键锁 退化为 间隙锁。注意，非等值查询是不会优化的。

推荐学习：mysql视频教程

以上是mysql中RR與幻讀的相關問題的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

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